电涡流传感器PPT课件
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《电涡流传感器》课件
《电涡流传感器》PPT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。
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。
第五章电涡流式传感器PPT课件
第36页/共55页
接近开关的核心部分是“感辨头”，它必须 对正在接近的物体有很高的感辨能力。在生 物界里，眼镜蛇的尾部能感辨出人体发出的 红外线。而电涡流探头就能感辨金属导体的 靠近。
变化的重复频率，从而测出转轴的转速，若转轴上开
z个槽(或齿)，频率计的读数为f(单位为Hz)，转速按下
式求得：
n 60 f z
3-46
第26页/共55页
图3-46 转速测量
(a) 带凹槽转轴
(b) 带凸槽转轴
第27页/共55页
（4）安全检测
图3-47 电涡流式通道安全检查门简图
第28页/共55页
第9页/共55页
图3-40 CZF型涡流式传感器的结构图
第10页/共55页
这种传感器的线圈与被测金属之间是磁性耦合的，并 利用其耦合程度的变化作为测量值，无论是被测体的 物理性质，还是它的尺寸和形状都与测量装置的特性 有关。作为传感器的测量装置的线圈仅为实际传感器 的一半，而另一半是被测体。
CZF型传感器的性能见表3-1。
限鉴 幅频 器器
功 率
显示器
放
大 器
记录仪
并联谐振回路的谐振频率为 f 1
2 LC0
第19页/共55页
当电涡流线圈与被测体的距离x改变时，电感量 L随之改变，引起LC振荡器的输出频率改变， 此频率可直接用计算机测量。用模拟仪表显示， 必须用鉴频器，将频率f转换为电压U。
5、电涡流传感器的应用
（1）位移测量 某些旋转机械，如高速旋转的汽轮机对轴向位移的 要求很高。当汽轮机运行时，叶片在高压蒸气推动 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。利用电涡流原理可以测量汽轮机主轴的 轴向位移、电动机轴向窜动等。电涡流轴向位移监 测保护装置电涡流探头的安装如图4—44所示。
接近开关的核心部分是“感辨头”，它必须 对正在接近的物体有很高的感辨能力。在生 物界里，眼镜蛇的尾部能感辨出人体发出的 红外线。而电涡流探头就能感辨金属导体的 靠近。
变化的重复频率，从而测出转轴的转速，若转轴上开
z个槽(或齿)，频率计的读数为f(单位为Hz)，转速按下
式求得：
n 60 f z
3-46
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图3-46 转速测量
(a) 带凹槽转轴
(b) 带凸槽转轴
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（4）安全检测
图3-47 电涡流式通道安全检查门简图
第28页/共55页
第9页/共55页
图3-40 CZF型涡流式传感器的结构图
第10页/共55页
这种传感器的线圈与被测金属之间是磁性耦合的，并 利用其耦合程度的变化作为测量值，无论是被测体的 物理性质，还是它的尺寸和形状都与测量装置的特性 有关。作为传感器的测量装置的线圈仅为实际传感器 的一半，而另一半是被测体。
CZF型传感器的性能见表3-1。
限鉴 幅频 器器
功 率
显示器
放
大 器
记录仪
并联谐振回路的谐振频率为 f 1
2 LC0
第19页/共55页
当电涡流线圈与被测体的距离x改变时，电感量 L随之改变，引起LC振荡器的输出频率改变， 此频率可直接用计算机测量。用模拟仪表显示， 必须用鉴频器，将频率f转换为电压U。
5、电涡流传感器的应用
（1）位移测量 某些旋转机械，如高速旋转的汽轮机对轴向位移的 要求很高。当汽轮机运行时，叶片在高压蒸气推动 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。利用电涡流原理可以测量汽轮机主轴的 轴向位移、电动机轴向窜动等。电涡流轴向位移监 测保护装置电涡流探头的安装如图4—44所示。
自动检测技术及应用第四章电涡流传感器
当100kHz～2MHz信号源产生的交变电压施加 到电感线圈L1上时，就产生一次电流i1 ，在线
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
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
电涡流式传感器PPT课件
第24页/共38页
测量金属薄膜、板材厚度电涡流测厚仪
第25页/共38页
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
第26页/共38页
测量封口机工作间隙
间隙越大， 电涡流越小
第27页/共38页
测量注塑机开合模的间隙 间距
第28页/共38页
4.温度测量
在较小的温度范围内，导体的电阻率与温度的关系为
第10页/共38页
高频反射式 式
低频透射
第11页/共38页
测量电路之定频测距电路
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）。
精选课件ppt22位移传感器的分类位移传感器的分类精选课件ppt23a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通常使用数个传感器探头并排地安置在轴附近精选课件ppt24偏心和振动检测偏心和振动检测通过间隙测量径向跳动通过间隙测量径向跳动精选课件ppt25测量弯曲波动变形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
4~20mA电涡流位移传感器外形
第17页/共38页
齐平式电涡流位移传感器外形
齐平式传感器安装时可以不高出安装面，不易被损害。
第18页/共38页
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。只要固定其他因素就可以用电 涡流传感器来测量剩下的一个因素。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。 即使 要用作 定 量 测量，也必须采用逐点标定、计算机 线性纠正、温度补补偿等措施。
测量金属薄膜、板材厚度电涡流测厚仪
第25页/共38页
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
第26页/共38页
测量封口机工作间隙
间隙越大， 电涡流越小
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测量注塑机开合模的间隙 间距
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4.温度测量
在较小的温度范围内，导体的电阻率与温度的关系为
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高频反射式 式
低频透射
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测量电路之定频测距电路
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）。
精选课件ppt22位移传感器的分类位移传感器的分类精选课件ppt23a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通常使用数个传感器探头并排地安置在轴附近精选课件ppt24偏心和振动检测偏心和振动检测通过间隙测量径向跳动通过间隙测量径向跳动精选课件ppt25测量弯曲波动变形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
4~20mA电涡流位移传感器外形
第17页/共38页
齐平式电涡流位移传感器外形
齐平式传感器安装时可以不高出安装面，不易被损害。
第18页/共38页
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。只要固定其他因素就可以用电 涡流传感器来测量剩下的一个因素。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。 即使 要用作 定 量 测量，也必须采用逐点标定、计算机 线性纠正、温度补补偿等措施。
第六讲2-电涡流传感器
磁导率μ、厚度h、金属板与线圈的距离δ、激励电
流角频率ω等参数有关。若固定某些参数，就可根 据涡流的变化测量另一个参数。
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
把被测导体上形成的电涡流等效成一个短路环中的电流，
短路环可以认为是一匝短路线圈，其电阻为R1、电感为 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
交流 放大
相敏 指示器 检波
振荡器
电涡流传感器
变气隙式电感测微仪
电涡流传感器
电感压力传感器 —— 变气隙式结构
F
A
L
P
电涡流传感器 56 7
4
3
2 1
图18 微压传感器 1 接头；2 膜盒；3 底座；4 线路板；
5 差动变压器；6 衔铁；7 罩壳
电涡流传感器
变气隙式差动压力传感器
P
电涡流传感器
电涡流传感器
3.4 电涡流式传感器 3.4.1 电涡流式传感器的基本原理
电涡流传感器
涡流式传感器是利用金属导体在交流磁场中的 电涡流效应。若一金属板置于一只线圈的附近，它
们之间相互的间距为δ，当线圈输入一交变电流i 时，
便产生交变磁通量Φ，金属板在此交变磁场中会产 生感应电流i1， i1在金属体内是闭合的，所以称之 为电涡流或涡流。涡流的大小等效阻抗为：
.
Z
U1
.
I
R
2M2
R12 L1 2
R1
j L
2M2
R12 L1 2
流角频率ω等参数有关。若固定某些参数，就可根 据涡流的变化测量另一个参数。
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
把被测导体上形成的电涡流等效成一个短路环中的电流，
短路环可以认为是一匝短路线圈，其电阻为R1、电感为 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
交流 放大
相敏 指示器 检波
振荡器
电涡流传感器
变气隙式电感测微仪
电涡流传感器
电感压力传感器 —— 变气隙式结构
F
A
L
P
电涡流传感器 56 7
4
3
2 1
图18 微压传感器 1 接头；2 膜盒；3 底座；4 线路板；
5 差动变压器；6 衔铁；7 罩壳
电涡流传感器
变气隙式差动压力传感器
P
电涡流传感器
电涡流传感器
3.4 电涡流式传感器 3.4.1 电涡流式传感器的基本原理
电涡流传感器
涡流式传感器是利用金属导体在交流磁场中的 电涡流效应。若一金属板置于一只线圈的附近，它
们之间相互的间距为δ，当线圈输入一交变电流i 时，
便产生交变磁通量Φ，金属板在此交变磁场中会产 生感应电流i1， i1在金属体内是闭合的，所以称之 为电涡流或涡流。涡流的大小等效阻抗为：
.
Z
U1
.
I
R
2M2
R12 L1 2
R1
j L
2M2
R12 L1 2
常用传感器工作原理(电涡流式)(课堂PPT)
1 234
1 线圈 2 框架 3 衬套 4 支架 5 电缆 6 插头
6
5
7
型号
线性范围 线圈外径 分辨力
/m
/mm
/m
线性误差 （%）
使用温度 /C
CZF1-1000 1000
7
1
<3
-15+80
CZF1-3000 3000
15ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3
<3
-15+80
CZF1-5000 5000
28
5
<3
-15+80
分析上表请得出结论： 线圈外径与测量范围及分辨力之间有何关系？
并联谐振回路 f
1
2 LC
是以传感线圈与调谐电容组成并联LC谐振回路，由石英震荡器提供高频
激磁电流，测量电路的输出电压正比于LC谐振电路的阻抗Z
因而传感线圈与被测体之间距离δ的变化，引起Z的变化，使输出电压 跟随变化，从而实现位移量的测量，故称调幅法
13
调频电路
调频法是以LC振荡回路的频率作为输出量。 当金属板至传感器之间的距离δ发生变化时，将引起线圈电感的变 化，从而使振荡器的频率发生变化，再通过鉴频器进行频率－电压 转换，即可得到与δ 成比例的输出电压。
10
低 频 透 射 式
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e1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e2。但由于涡流消
耗部分磁场能量，使感应电动势e2减少，当金属板越厚时，损耗的能量越
大，输出电动势e2越小。因此，e2的大小与金属板的厚度及材料的性质有
1 线圈 2 框架 3 衬套 4 支架 5 电缆 6 插头
6
5
7
型号
线性范围 线圈外径 分辨力
/m
/mm
/m
线性误差 （%）
使用温度 /C
CZF1-1000 1000
7
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<3
-15+80
CZF1-3000 3000
15ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3
<3
-15+80
CZF1-5000 5000
28
5
<3
-15+80
分析上表请得出结论： 线圈外径与测量范围及分辨力之间有何关系？
并联谐振回路 f
1
2 LC
是以传感线圈与调谐电容组成并联LC谐振回路，由石英震荡器提供高频
激磁电流，测量电路的输出电压正比于LC谐振电路的阻抗Z
因而传感线圈与被测体之间距离δ的变化，引起Z的变化，使输出电压 跟随变化，从而实现位移量的测量，故称调幅法
13
调频电路
调频法是以LC振荡回路的频率作为输出量。 当金属板至传感器之间的距离δ发生变化时，将引起线圈电感的变 化，从而使振荡器的频率发生变化，再通过鉴频器进行频率－电压 转换，即可得到与δ 成比例的输出电压。
10
低 频 透 射 式
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e1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e2。但由于涡流消
耗部分磁场能量，使感应电动势e2减少，当金属板越厚时，损耗的能量越
大，输出电动势e2越小。因此，e2的大小与金属板的厚度及材料的性质有
传感器电涡流重点PPT课件
一次仪表与 4~20mA二线 制输出方式
压力变送器已经将传感器与信号处 理电路组合在一个壳体中，这在工业中 被称为一次仪表。一次仪表的输出信号 可以是电压，也可以是电流。由于电流 信号不易受干扰，且便于远距离传输 （可以不考虑线路压降），所以在一次 仪表中多采用电流输出型。
第1页/共61页
第2页/共61页
第四章：第五节 接近开关简介
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。当物体与 其接近到设定距离时，就可以发出 “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。
第38页/共61页
接近开关外形
第39页/共61页
接近开关外形
电涡流涂层厚 度仪原理
第33页/共61页
电涡流涂层厚度仪
第34页/共61页
电涡流表面探伤
手持式裂纹测量仪
见教材P68-69
第35页/共61页
油管探伤
系统的最大特点是非接触测量，不磨损探 头，检测速度可达每秒十几米。对机械系 统稍作改造，还可用于轴类、滚子类的缺 陷检测。
第36页/共61页
第37页/共61页
频率 计 f-V 电压 表
R1 R2 C1
R3 V1 C2
R4 C3
C4R5
C6 V2 C5
R6
L1
Vcc
f
L(x) C
(b)
调频式测量电路 (a) 测量电路框图； (b) 振荡电路
第14页/共61页
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。
压力变送器已经将传感器与信号处 理电路组合在一个壳体中，这在工业中 被称为一次仪表。一次仪表的输出信号 可以是电压，也可以是电流。由于电流 信号不易受干扰，且便于远距离传输 （可以不考虑线路压降），所以在一次 仪表中多采用电流输出型。
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第四章：第五节 接近开关简介
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。当物体与 其接近到设定距离时，就可以发出 “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。
第38页/共61页
接近开关外形
第39页/共61页
接近开关外形
电涡流涂层厚 度仪原理
第33页/共61页
电涡流涂层厚度仪
第34页/共61页
电涡流表面探伤
手持式裂纹测量仪
见教材P68-69
第35页/共61页
油管探伤
系统的最大特点是非接触测量，不磨损探 头，检测速度可达每秒十几米。对机械系 统稍作改造，还可用于轴类、滚子类的缺 陷检测。
第36页/共61页
第37页/共61页
频率 计 f-V 电压 表
R1 R2 C1
R3 V1 C2
R4 C3
C4R5
C6 V2 C5
R6
L1
Vcc
f
L(x) C
(b)
调频式测量电路 (a) 测量电路框图； (b) 振荡电路
第14页/共61页
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。
4-1电涡流传感器原理结构电路
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。
8
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
7—阈值指示灯 8—输出屏蔽电缆线 9—电缆插头
19.06.2020
18
休息一下
19.06.2020
19
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？
19.06.2020
5
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
19.06.2020
10
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？
19.06.2020
11
大直径电涡流探雷器
19.06.2020
12
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
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 。
19.06.2020
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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线圈的电流 i1 增 大。
2
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
2020/3/18
3
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）。
2020/3/18
16
鉴频器特性
使用 鉴频器可 以将f 转 换为电压 Uo
2020/3/18
鉴频器的输出电压与输入频率成正比
17
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？
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？
2020/3/18
5
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
2020/3/1810源自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？
2020/3/18
11
大直径电涡流探雷器
2020/3/18
12
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
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。
2020/3/18
4
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
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。
8
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
7—阈值指示灯 8—输出屏蔽电缆线 9—电缆插头
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。
2020/3/18
6
电磁炉内部的励磁线圈
电磁炉的工作原理
2020/3/18
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。
2020/3/18
1
第一节 电涡流传感器工作原理
电涡流效应演示
2020/3/18
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
2020/3/18
18
本章作业： P75：2、6、7
2020/3/18
19
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）。
2020/3/18
13
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？
2020/3/18
14
二、调频（FM）式电路(100kHz~1MHz）
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 。
2
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
2020/3/18
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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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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？
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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5
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
2020/3/1810源自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？
2020/3/18
11
大直径电涡流探雷器
2020/3/18
12
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
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
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
7—阈值指示灯 8—输出屏蔽电缆线 9—电缆插头
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
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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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1
第一节 电涡流传感器工作原理
电涡流效应演示
2020/3/18
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
2020/3/18
18
本章作业： P75：2、6、7
2020/3/18
19
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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13
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）
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 。
2020/3/18
15
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 。