电涡流传感器原理
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常见的非接触式传感器，广泛应用于工业领域。
它基于涡流现象，能够实时监测金属材料的属性和状态。
本文将详细介绍电涡流传感器的工作原理，并分点列出其关键工作步骤。
电涡流传感器的工作原理可以总结为以下几个关键步骤：1. 感应线圈产生交变磁场电涡流传感器中的感应线圈通过交流电源产生一个交变磁场。
这个磁场的频率通常在几百到几万赫兹之间，取决于具体的应用需求。
2. 磁场穿过金属材料交变磁场穿过待测试的金属材料，引发了涡流现象。
涡流是一种由磁场变化引起的电流环流。
涡流产生的大小和材料的导电性有关，导电性越高，涡流越大。
3. 涡流产生反向磁场由于涡流是由磁场变化引起的电流环流，它们产生了一个与感应磁场相反的磁场。
这种反向磁场与原始感应磁场之间的相对运动导致了一种称为涡流阻尼的现象。
涡流阻尼的强度与涡流的大小成正比。
4. 感应线圈检测反向磁场电涡流传感器中的感应线圈不仅负责产生交变磁场，还用于检测涡流产生的反向磁场。
当涡流存在时，感应线圈中感应到的信号会发生变化。
5. 信号处理和数据分析感应线圈检测到的信号会经过放大、滤波和数字化等处理步骤，然后通过数据分析算法来提取有用的信息。
这些信息可以包括金属材料的导电性、尺寸、形状等参数，或者是材料内部缺陷、裂纹等的存在。
6. 结果显示和应用最后，通过合适的显示设备，如计算机或显示器，将分析结果显示出来。
这些结果可以被应用于品质控制、非破坏性测试、金属材料分类等方面。
电涡流传感器的优点和应用范围包括但不限于：1. 非接触式测量电涡流传感器采用非接触式测量方式，不需要与待测试材料接触，避免了对材料的损坏或污染。
2. 高灵敏度和精度电涡流传感器对材料的微小变化也能够进行检测，具有较好的灵敏度和精度。
3. 宽波长范围电涡流传感器可以在几百赫兹至几万赫兹的频率范围内工作，能够适应不同材料和应用的需求。
4. 应用广泛电涡流传感器可以用于测量金属材料的导电性、硬度、温度等不同的属性，适用于制造业、航空航天、能源等多个领域。
简述电涡流传感器的工作原理
简述电涡流传感器的工作原理一、引言电涡流传感器是一种常用的非接触式测量仪器，具有高精度、高灵敏度、快速响应等优点，广泛应用于机械加工、汽车制造、航空航天等领域。
本文将从电涡流传感器的基本原理、结构组成和工作特点三个方面进行详细介绍。
二、基本原理电涡流传感器的测量原理是利用交变磁场作用在导体中产生涡流，根据涡流的大小和相位差来判断被测物体的状态。
当导体与磁场相对运动时，磁通量会发生变化，导致导体中产生涡流，并且涡流会产生反向磁场，从而抵消外部磁场。
因此，当被测物体移动或发生形变时，导体与磁场之间的距离或相对位置发生变化，进而影响到反向磁场的大小和相位差，最终通过电路输出信号。
三、结构组成电涡流传感器主要由控制系统、激励线圈、检测线圈和信号处理单元四个部分组成。
其中控制系统包括供电和控制电路，激励线圈用来产生交变磁场，检测线圈用来检测涡流信号，信号处理单元用来对检测到的信号进行放大、滤波、调理和输出等处理。
四、工作特点电涡流传感器具有以下几个特点：1. 非接触式测量：涡流传感器不需要与被测物体接触，避免了机械磨损和污染等问题。
2. 高精度：涡流传感器的分辨率可以达到亚微米级别，适合于高精度测量。
3. 快速响应：涡流传感器的响应时间可以达到毫秒级别，适合于高速运动物体的实时监测。
4. 范围广泛：涡流传感器可以对金属、非金属等各种材料进行测量，适用范围广泛。
五、总结综上所述，电涡流传感器是一种基于电磁原理的非接触式测量仪器，具有高精度、快速响应等优点，在机械加工、汽车制造、航空航天等领域得到广泛应用。
了解其基本原理、结构组成和工作特点，有助于我们更好地理解和应用电涡流传感器。
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。
电涡流传感器原理
电涡流传感器原理
电涡流传感器是一种非接触式传感器，利用电涡流效应实现测量和探测物体的性质和状态。
其工作原理基于法拉第电磁感应定律。
当交流电通过线圈时，线圈中产生变化的磁场。
当有导电物体靠近线圈时，导电物体内部也会产生电流，产生的电流会形成与线圈中电流方向相反的磁场。
这两个磁场之间的相互作用使得导电物体中的电流受到阻尼，导致电流的幅值和相位都发生改变。
电涡流传感器通过检测交流电在传感器中感应的电压变化来测量导电物体的性质和状态。
当物体靠近传感器时，感应电压的幅值和相位都会发生变化。
根据电涡流的特性，导体的电导率和导体与传感器之间的距离之间存在一定的关系。
通过测量感应电压的幅值和相位的变化，可以判断导体材料、导体的电导率以及导体与传感器之间的距离。
同时，电涡流传感器还可以应用于检测物体的运动、形状、温度等参数。
在这些应用中，根据物体的性质和状态的变化，电涡流传感器会对测量结果产生不同的响应，从而实现对物体参数的测量和探测。
总的来说，电涡流传感器利用法拉第电磁感应定律和电涡流效应，通过测量感应电压的变化来实现对导体材料、电导率以及导体与传感器之间的距离等参数的测量和探测。
第5章 电涡流传感器
5. 4 电涡流传感器的应用
• 3.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: • 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。特
别是对于装有透平监测仪表系统(TSI )的汽轮机，在启动或停机过程 电，偏心测量已成为不可少的测量项目。它使你能看到由于受热或重 力所引起的轴弯曲的幅度。转子的偏心位置，也叫轴的径向位置，它 经常用来指示轴承的磨损，以及加载荷的大小。如由不对电导致的偏 心，它同时也用来决定轴的方位角，方位角可以说明转子是否稳定。
• 定频调幅电路虽然有很多优点，并获得广泛应用，但线路较复杂，装 调较困难，线性范围也不够宽。因此，人们又研究了一种变频调幅电 路，这种电路的基本原理与上面介绍的调频电路相似。当导体接近传 感器线圈时，由于涡流效应的作用，振荡器输出电压的幅度和频率都 发生变化，变频调幅电路利用振荡的变化来检测线圈与导体间的位移 变化，而对频率变化不予理会。
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5. 3 电涡流传感器的测量转换电路
• 二、调频法
• 当传感器接近被测导体时，损耗功率增大，回路失谐，输出电压Uo相 应变小。这样，在一定范围内，输出电压幅值与位移成近似线性关系。 由于输出电压的频率.fo始终恒定，因此称为定频调幅式。
• 调频式测量转换电路的原理框图如图5 - 4 ( a}所示，鉴频器特性如图 5 - 4 ( b)所示。
• 电涡流传感器由电涡流线圈和被测金属组成，如图5一1所示，对电涡 流线圈施加一个高频电压信号，高频振荡电流it在探头头部的线圈电 产生交变的磁场H1。当被测金属体靠近这一磁场，则在此金属表面产 生感应电涡流电流i2，电涡流i2也将产生一个与原磁场方向相反的新 的交变磁场H2。这两个磁场相互作用将使通电线圈L1的等效阻抗Z发 生变化。电涡流传感器就是利用电涡流效应将被测量转换为传感器线 圈阻抗Z变化的一种装置。
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常用的非接触式测量设备，它通过利用电磁感应的原理实现对物体表面微小变化的测量。
电涡流式传感器的工作原理可以分为以下几个步骤：
1. 产生交变磁场
电涡流式传感器使用的是一种非接触式的测量方法，它并不会直接接触被测物体。
因此，在测量之前，需要先产生一个交变磁场。
这个磁场的频率通常在kHz或者MHz的范围内，其强度和形状也会根据不同的应用场景进行调整。
2. 感应涡流
当交变磁场与被测物体进行交互作用时，会在物体表面上产生涡流。
这种电涡流会随着交变磁场的变化而发生变化，因此可以用来间接地测量被测物体的微小变化。
涡流的强度和形状与被测物体的电导率、磁导率、几何形状等因素有关。
3. 检测信号
感应到涡流之后，电涡流式传感器会将其转换成一个检测信号。
这个检测信号的特征与涡流的强度和形状有关，通常会被放大、滤波和数字化处理。
4. 分析数据
最后，电涡流式传感器会对检测到的数据进行分析和处理。
这个处理过程可能包括去噪、滤波、计算等等。
最终，可以得到一个数值化的结果，用来描述被测物体的微小变化。
总之，电涡流式传感器是一种依靠电磁感应原理进行测量的设备，它可以通过交变磁场感应出被测物体表面的涡流，并将其转换成可检测的信号。
电涡流式传感器广泛应用于材料、机械、电子等领域中，具有快速、高精度、非接触等特点。
电涡流传感器工作原理
电涡流传感器工作原理
一块金属放置在一个扁平线圈附近，相互并不接触，当线圈中通过以高频正弦交变电流时，线圈周围的空间就产生交变磁场，此交变磁场在邻近的金属导体中产生电涡流：而此电涡流也产生交变磁场阻碍外磁场的变化，由于磁场的反作用，使线圈中电流和相位都发生变化，也引起线圈中的等效在阻抗发生变化，线圈的电感量也发生变化，因此可用线圈阻抗的变化来反映金属导体的电涡流效应，
电涡流位移传感器是以高频电涡流效应为原理的非接触式位移传感器。
前置器内产生的高频振荡电流通过同轴电缆流入探头线圈中，线圈将产生一个高频电磁场。
当被测金属体靠近该线圈时，由于高频电磁场的作用，在金属表面上就产生感应电流，既电涡流。
该电流产生一个交变磁场，方向与线圈磁场方向相反，这两个磁场相互叠加就改变了原线圈的阻抗。
所以探头与被测金属体表面距离的变化可通过探头线圈阻抗的变化来测量。
前置器根据探头线圈阻抗的变化输出一个与距离成正比的直流电压。
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。
电涡流位移传感器原理
电涡流位移传感器原理电涡流位移传感器是一种常用于测量金属表面位移的传感器，它利用了涡流的原理来实现非接触式的位移测量。
在工业领域，电涡流位移传感器被广泛应用于机械加工、汽车制造、航空航天等领域，具有高精度、高灵敏度和长寿命等优点。
电涡流位移传感器的原理基于法拉第电磁感应定律和涡流的概念。
当导体相对于磁场运动时，会在导体内产生涡流。
根据涡流的特性，当金属表面有位移时，导体内的涡流也会发生变化。
电涡流位移传感器正是利用了这一原理，通过测量涡流的变化来实现对金属表面位移的精确测量。
电涡流位移传感器由激励线圈和感应线圈组成。
激励线圈通电产生交变磁场，而感应线圈则用来检测金属表面涡流的变化。
当金属表面发生位移时，涡流的密度和分布都会发生改变，从而影响感应线圈中感应电动势的大小和频率。
通过测量感应电动势的变化，就可以得到金属表面的位移信息。
电涡流位移传感器具有高精度和高灵敏度的特点，可以实现微小位移的测量。
由于其非接触式的测量方式，不会对被测金属表面造成损伤，因此在一些对被测物体表面要求严格的场合，电涡流位移传感器具有独特的优势。
此外，电涡流位移传感器还具有快速响应和长寿命的特点。
由于其工作原理的特殊性，电涡流位移传感器不受被测物体表面特性的影响，可以适用于各种金属材料的位移测量。
因此，在工业生产中，电涡流位移传感器被广泛应用于各种机械零件的位移监测和质量控制。
总之，电涡流位移传感器利用了涡流的原理，实现了对金属表面位移的精确测量。
它具有高精度、高灵敏度、非接触式测量、快速响应和长寿命等优点，在工业领域具有广泛的应用前景。
随着科技的不断进步，电涡流位移传感器的性能将得到进一步提升，为工业生产提供更加可靠、高效的位移测量解决方案。
电涡流传感器原理
1. 高频反射式电涡流传感器
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。线圈自感L或阻抗ZL 的变化与距离该金属板的电阻率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而保持其它参数
成电量。这便是电涡流传感器的基本原理。
2. 低频透射式电涡流传感器
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
5
～
M
Φｉ
Φe
d
ie 电涡流传感器原理图
高频激励信号使线圈产生一个高频交变磁场φi，
当被测导体靠近时，在磁场作用范围的导体表层
产生电涡流ie，而电涡流又将产生一交变磁场φe
阻碍外磁场的变化。在被测导体内存在着电涡流 损耗（当频率较高时，忽略磁损耗）。能量损耗
使传感器的Q值和等效阻抗Z降低，因此当被测 体与传感器间的距离d改变时，传感器的Q值和等 效阻抗Z、电感L均发生变化，于是把位移量转换
4.3 电涡流式传感器
4.3.1 电涡流式传感器的基本原理
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
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。
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。
电涡流传感器的原理及校准详述
电涡流传感器的原理及校准详述探头对正被测量表面，它能地探测出被测体表面相对于探头端面间隙的变化。
探头由线圈、头部、壳体、高频电缆、高频接头组成，线圈是探头的核心，它是整个传感器系统的敏感元件，线圈的物理尺寸和电气参数决定传感器系统的线性量程以及探头的电气参数稳定性。
电涡流传感器原理：电涡流位移传感器能测量被测体（必须是金属导体）与探头端面的相对位置。
电涡流位移传感器长期工作可靠性好、灵敏度高、抗干扰能力强、非接触测量、响应速度快、不受油水等介质的影响，常被用于实时监测，可以分析出设备的工作状况和故障原因，有效地对设备进行保护及进行预测性维修。
从转子动力学、轴承学的理论上分析，大型旋转机械的运行状态主要取决于其核心——转轴，而电涡流位移传感器能直接测量转轴的状态，测量结果可靠、可信。
过去，对于机械的振动测量采用加速度传感器或速度传感器，通过测量机壳振动，间接地测量转轴振动，测量结果的可信度不高系统主要包括探头、延伸电缆（用户可以根据需要选择）、前置器和附件探头头部采用耐高低温的PPS工程塑料，通过“二次注塑”工艺将线圈密封其中。
这项技术增强了探头头部的强度和密封性，在恶劣环境中可以保护头部线圈可靠工作。
头部直径取决于其内部线圈直径，由于线圈直径取决传感器系统的基本性能——线性量程，因此我们通常用头部直径来分类和表征各型号探头，一般情况传感器系统的线性量程大致是探头头部直径的1/2-1/4。
我们为DF3100系列设计了Φ5、Φ8、Φ11、Φ25、Φ35、Φ50六种标准直径的头部体，也可生产其它规格的头部体。
延伸电缆作为系统的一个组成部分，延伸电缆（如图1-6所示）用来连接和延长探头与前置器之间的距离，您可以对延伸电缆长度和是否需要带铠装进行选择，选择延伸电缆的长度应该使延伸电缆长度与配套前置器所要求的长度一致（5m或9m），铠装选择的情况同探头电缆前置器是一个电子信号处理器。
一方面前置器为探头线圈提供高频交流电流；另一方面，前置器感受探头前面由于金属导体靠近引起探头参数的变化，经过前置器的处理，产生随探头端面与被测金属导体间隙线性变化的输出电压或电流信号。
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6.4.2
光电式转速传感器
光电式转速传感器工作在脉冲状态下，它将
轴的转速变换成相应频率的脉冲，然后测出脉冲
频率就测得转速。图6-12所示的是一种直射式光
电转速传感器的结构原理。
图6-12
直射式光电转速传感器的结构原理
从光源发出的光通过开孔盘和缝隙照射到光
敏元件上，使光敏元件感光。开孔盘装在转动轴
轴向位移时，传感器的输出电压与轴向位移成比
例。当位移值超过规定的允许值时，传感器的输
出电压可控制报警电路发出报警信号。 本章重点介绍广泛应用于大型转动设备(如汽 轮机、压缩机等)轴位移、轴振动测量仪表—“电 涡流式传感器”
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6.2
电涡流式传感器
电涡流式传感器属于电感式传感器的一种，
是利用被测量的变化引起线圈自感或互感系数的
转速检测
在发动机、压缩机、透平机和泵等转动设备
中，转速是表征设备运行好坏的重要变量, 特别
是转动设备的临界速度，它是系统的振动频率与
转动设备固有频率发生共振的速度。检测转速的 方法通常是将转速转换为位移，或者将转速转换 为脉冲信号。
6.4.1
离心式转速表
其工作原理基于与回转轴偏臵的重锤在回转
时产生的离心力Q与回转轴的角速度ω的平方成正
比，即 (6-5) 式中，m为重锤的质量；r为重锤至被测轴的
垂直距离。图6-11是其测量原理图。
图6-11
离心式转速表原理图
当转动轴以ω的角速度转动时，重锤产生离 心力Q，转速越大离心力越大，压迫弹簧使它缩短， 因而弹簧被压缩的位移与转速成正比。测出弹簧 位移就得知转速。离心式转速表是机械式的，惯 性较大，测量精度受到一定限制，但体积小且携 带方便，不需要能源，因此应用比较广泛。（动 画）
就可得到所需的振动信
息，如振幅、振动方向、 振动频率等，从而判断 出旋转机械运行是否正 常。
图6-14 测振系统示意图
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6.6
电感式传感器的典型应用
电感式传感器主要用于测量微位移，凡是能
转换成位移量变化的参数，如压力、力、压差、
加速度、振动、应变、流量、厚度、液位等都可
以用电感式传感器来进行测量。
在安装传感器之前，保证螺纹孔中不能有异
物，且螺纹良好。当把传感头拧入机架固定时，
传感器引线应随传感头自由旋转，不应有扭力； 传感器的托架应选择钢材等坚固件，且其共振频 率应大于10倍的被测体转速。 安装中的接地问题 （如图6-9所示）
图6-9
电涡流式传感器接地安装图
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6.3
电容式位移检测方法
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。 电桥法主要用于两个电涡流线圈组成的差动式传 感器。
6.2.3.2
谐振法
这种方法是将传感器线圈的等效电感的变化转换 为电压或电流的变化。传感器线圈与电容并联组 成LC并联谐振回路。
3.5倍以上，否则灵敏度要降低。
6.2.3
6.2.3.1
电涡流式传感器测量电路
电桥电路
R1
振荡器
C1
A
~
检测器
R2
C2
B
图6-5
电桥法测量电路原理图
△
电桥法是将传感器线圈的阻抗变化转化为电 压或电流的变化。图6-5是电桥法的电原理图，
图中线圈A和B为传感器线圈。传感器线圈的阻抗
作为电桥的桥臂，起始状态，使电桥平衡。在进
见图6-8安装两个邻近传感器时应保证传感头
之间有足够的距离以防止交叉失真（如图a），一 般应保留40mm的间隙。在径向轴承附近安装传感 器时（如图b），传感器中心线与轴承座表面的距
离应大于三倍传感头直径，同时避免把传感器安
装在不显示任何振动的结点上（如图c）。
（a）
（b）
（c）
图6-8
电涡流式传感器安装图
化,使光敏元件感光一次。用这种结构可以大大增
加转盘上的缝隙数，因此每转的脉冲数相应增加。
将脉冲数通过测量电路处理，最终输出与转速对
应的电信号。与离心式转速表相比，光电式转速
传感器测量精度高，其输出信号可供计算机使用。
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6.5
振动检测
旋转机械运行时，必须监视转轴的振幅、轴
的不平衡引起的径向移动，这些都与振动有关。
检测位移、速度的原理都可用于检测振动。目前
振动检测仪表有机械式、电阻应变片式、压电式、 磁电式、电容式、涡流式等。其中涡流式测振方 法应用最普遍。 在测振动时经常在轴的径向按水平和垂直位
臵装有多个涡流检测探头组成一个测振系统，其
结构如图6-14所示。 检测各自部位、方向的
位移量。将各个探头测
得的信息综合处理后，
并联谐振回路的谐振频率为:
f0 1 2 LC
（6-1）
且谐振时回路的等效阻抗最大，等于 （6-2） 式中，R’为回路的等效损耗电阻。 当电感L发生变化时，回路的等效阻抗和谐振 频率都将随L的变化而变化，因此可以利用测量回 路阻抗的方法或测量回路谐振频率的方法间接测 出传感器的被测值。
调频式测量电路的原理是被测量变化引起传 感器线圈电感的变化，而电感的变化导致振荡频
上随转轴一起转动，盘上有一定数量的小孔。当
开孔盘转动一周，光敏元件感光的次数与盘的开
孔数相等，因此产生相应数量的电脉冲信号。但
是因受到开孔盘尺寸的限制，开孔数不能太大，
所以对传感器的结构进行改进，如图6-13所示。
6-13
传感器
指示盘与旋转盘具有相同间距的缝隙，当旋转 盘转动时，转过一条缝隙，光线就产生一次明暗变
6.6.1
位移测量
（1） induNCDT系列位移传感器
图6-15是induNCDT系列位移传感器的外形图，
它主要用于位移，振动，转速测量。传感器的前
臵放大器被集成安装在传感器壳体里，其输出信 号与测量位移成正比。在传感器测量量程内线性 精度优于±2%。
图6-15 induNCDT系列位移传感器的外形图
率发生变化，频率变化间接反映了被测量的变化。
见图6-7电涡流式传感器外形图。
图6-7 ST-1电涡流式传感器外形图
6.2.4 电涡流式传感器使用注意事项
被测物体的表面要光滑、平坦。非钢材被测 体和小于三倍传感器直径的被测表面影响传感器 输出特性。传感器出厂时使用45#钢标定，被测对 象不符合规定时应重新标定（型号不同的钢材灵 敏度误差小于10%）。应当保持传感器探头周围有 足够的空间，在3倍探头直径范围内，不应由金属 体，传感器安装应远离转动体台阶面，这样可避 免周围金属结构的干扰，准确测量振动值。传感 器可在有酸碱腐蚀的环境中使用。
第六章
机械量测量仪表
主要内容
6.1 概述 6.2 电涡流式传感器 6.3 电容式位移检测方法 6.4 转速检测 6.5 振动检测 6.6 电感式传感器的典型应用
6.1 概述
机械量通常包括各种几何量和力学量，如长 度、位移、厚度、转矩、转速、 振动和力等。本 章主要讨论机组控制中常用的位移、振动和转速 三种机械量的测量方法及测量仪表。 机械量测量仪表一般由传感器、测量电路、 显示(或记录)器和电源组成, 如图6-1所示。
图6-4
高频反射式电涡流传感器
电涡流传感器的线圈与被测金属导体间是磁 性耦合，电涡流传感器是利用这种耦合程度的变
化来进行测量的。因此，被测物体的物理性质，
以及它的尺寸和开关都与总的测量装臵特性有关。 一般来说，被测物的电导率越高，传感器的灵敏 度也越高。 为了充分有效地利用电涡流效应，当被测物
体是圆柱体时，被测导体直径必须为线圈直径的
变化，从而导致线圈电感量改变这一物理现象来
实现测量的。
6.2.1
原理与特性
如下图6-2所示，一个扁平线圈臵于金属导体 附近，当线圈中通有交变电流I1时，线圈周围就 产生一个交变磁场H1。臵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与H1方向相反，因而抵消部分原磁场，使通 电线圈的有效阻抗发生变化。
磁场强度，影响检测线圈的等效阻抗，而等效阻抗
与线圈电感量有关，因此就测得位移量。
图6-3
涡流检测探头
6.2.2
高频反射式电涡流传感器
这种传感器的结构很简单，主要由一个固定 在框架上的扁平线圈组成。线圈可以粘贴在框架 的端部，也可以绕在框架端部的槽内。图6-4为某 种型号的高频反射式电涡流传感器。
图6-1 机械量测量仪表框图
测量电路包括变换、放大等，把传感器的输 出信号转换成电信号；显示单元以模拟形式、数 字形式，或以图像形式给出被测量的数值。
机械量测量仪表可按测量对象和测量原理分
类。按测量对象可分为位移测量仪表、厚度测量
仪表、转矩测量仪表等。按测量原理位移测量仪 表可分为电容式、电感式、光电式、超声波式、 射线式等。
II. 基本误差：０.５％。
III. 输出讯号：±１０Ｖ。
IV. 传感器工作环境：温 度：-2０℃～+７０℃
相对湿度：５％RH～９０RH％
V. 灵敏度：0.45v/mm。
VI. 传感器供电电源为DC15V，外形尺寸φ22×228。
6.6.2
振动检测
RS9300低频振动传感器是属于惯性式传感器， 其外形如图6-16。
（2） AP035系列差动变压器式位移传感器
AP035 差动变压器式位移传感器是由差动差
动变压器和基本电路组成。它可对生产过程中位
移、形变参数进行快速、准确可靠地测量，并可
配用微机和其他装臵进行打印或自动控制。本传
感器还具有数：
I.
测量范围：±20ｍｍ。
平行极板电容器的电容为