电涡流传感器
电涡流传感器(位移)
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1 电涡流式传感器原理
电涡流探头结构
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
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2 电涡流传感器测量电路
电桥测量电路 在进行测量时，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。 谐振法 谐振法主要有调幅式电路和调频式电路两种基本形式。调 幅式由于采用了石英晶体振荡器，因此稳定性较高，而调 频式结构简单，便于遥测和数字显示。
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1 电涡流式传感器原理
高频反射电涡流传感器等效电路
R
M
R
1
U
·
1
I
·
1
I
L
1
·
2
L
2
Z1=R+jωL1 RI1+jωL1I1-jωMI2=U1 -jωMI1+R1I2+jωL2I2=0
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1 电涡流式传感器原理
传感器线圈的等效阻抗
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1 电涡流式传感器原理
电涡流传感器分类 涡流传感器在金属体上产生的电涡流， 涡流传感器在金属体上产生的电涡流，其渗透深度从传感器线圈自身 原因来讲主要与励磁电流的频率有关， 原因来讲主要与励磁电流的频率有关，所以涡流传感器主要可分高频 反射的低频投射两类。 反射的低频投射两类。
电涡 传感 （
电涡流传感器结构
电涡流传感器结构电涡流传感器是一种常用的非接触式传感器，它利用电涡流效应来测量物体的位置、速度和形状等参数。
本文将从电涡流传感器的结构、工作原理和应用领域等方面进行详细介绍。
一、电涡流传感器的结构电涡流传感器的主要部件包括传感器头、激励线圈、接收线圈和信号处理电路等。
1. 传感器头：传感器头是电涡流传感器的核心部件，它通常由铜或铝制成。
传感器头的外形多为圆柱形，底部设置了一个槽口，用于安装激励和接收线圈。
2. 激励线圈：激励线圈通过通电产生交变磁场，激励物体产生电涡流。
激励线圈通常由多层绕组构成，以增强磁场的强度和稳定性。
3. 接收线圈：接收线圈用于检测物体产生的电涡流，并将其转化为电信号。
接收线圈通常与激励线圈相互独立，但它们之间的距离很近，以提高传感器的灵敏度和响应速度。
4. 信号处理电路：信号处理电路对接收到的电信号进行放大、滤波和解调等处理，以获得准确的测量结果。
信号处理电路通常由模拟电路和数字电路组成，可以根据不同的应用需求进行设计。
二、电涡流传感器的工作原理电涡流传感器的工作原理基于电磁感应和电涡流效应。
当激励线圈通电时，会在传感器头附近产生一个交变磁场。
当传感器头靠近导电物体时，物体内部会感应出一个感应电流，即电涡流。
这个电涡流的方向和大小与物体的导电性、形状和相对速度等因素有关。
接收线圈检测到电涡流的变化，并将其转化为电信号。
信号处理电路对接收到的电信号进行处理，得到物体的位置、速度和形状等参数。
三、电涡流传感器的应用领域电涡流传感器广泛应用于工业自动化、航空航天、汽车制造、医疗设备等领域。
1. 位移测量：电涡流传感器可用于测量物体的位移，如测量机械零件的偏心量、轴向位移等。
2. 速度测量：电涡流传感器可以测量物体的速度，如测量转子的转速、涡轮的叶片速度等。
3. 形状测量：电涡流传感器可以测量物体的形状，如测量管道的弯曲程度、板材的变形等。
4. 材料检测：电涡流传感器可以用于检测材料的导电性和缺陷，如检测金属管道的腐蚀程度、焊接接头的质量等。
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
电涡流式传感器原理
电涡流式传感器原理嘿，朋友们！今天咱来聊聊电涡流式传感器原理，这可真是个有意思的玩意儿！你看啊，电涡流式传感器就像是一个特别敏锐的小侦探。
它是怎么工作的呢？简单来说，就是利用了一种神奇的现象——电涡流效应。
就好像我们在生活中，有时候会因为一个小小的举动而引发一连串的反应一样。
想象一下，有一个金属物体，它就像是一个舞台的主角。
当这个主角出现在电涡流式传感器的“视线”范围内时，传感器就会产生一个磁场，就像一束光照在了主角身上。
这时候，金属主角就会感应出涡流，哎呀，这涡流可就像主角身上突然多了一股力量。
这股力量可不是白来的，它会反过来影响传感器的磁场。
就好像你跟朋友开玩笑，朋友的反应又会反过来影响你一样。
电涡流式传感器就能敏锐地察觉到这个变化，从而获取到关于金属物体的各种信息，比如它的位置啦、运动状态啦等等。
你说神奇不神奇？这就好比你能通过一个人的细微表情和动作，猜到他心里在想什么一样。
电涡流式传感器就是这么厉害，能捕捉到那些我们肉眼看不到的细微变化。
而且啊，电涡流式传感器的应用那可真是广泛得很呐！在工业生产中，它就像一个默默工作的小卫士，时刻监测着各种设备的运行状态。
要是设备哪里出了问题，它能第一时间发现，这不是能避免很多大麻烦嘛！在交通运输领域，它也能大显身手呢！可以检测车辆的速度、位置，保障交通安全。
这不就像是马路上的电子警察嘛，时刻监督着车辆的一举一动。
在日常生活中，说不定你也能碰到它呢！只是你可能不知道而已。
它就像一个隐藏在幕后的小英雄，默默地为我们的生活提供便利。
咱再回过头来想想，电涡流式传感器原理虽然看似复杂，但其实理解起来也不难嘛！只要你用心去感受，去想象，就能明白其中的奥秘。
就像我们了解一个人一样，一开始可能觉得陌生，但接触多了，就会发现他的可爱之处。
所以说啊，科技的力量真是无穷的呀！电涡流式传感器就是一个很好的例子。
它让我们的生活变得更加智能、更加便捷。
难道我们不应该为这样的发明点赞吗？相信在未来，电涡流式传感器还会有更多更神奇的应用，让我们一起期待吧！。
电涡流传感器特点
电涡流传感器特点
1. 电涡流传感器啊，那测量精度可真是高得惊人！就好比你要测量一个极小的东西，它能给你精确到让人惊叹的地步！比如说在汽车制造中，能精确检测零件的细微尺寸变化，这多厉害呀！
2. 它的响应速度超级快呀！就像短跑运动员听到发令枪响一样，瞬间做出反应！在高速运转的机器监测中，能迅速捕捉到问题，及时发出信号，这不是很牛嘛！
3. 电涡流传感器的稳定性那是杠杠的！就如同坚固的基石，始终稳稳地发挥作用。
在恶劣的工业环境下，它依然能稳定工作，丝毫不被影响，你说神不神！
4. 还有啊，它的适应性非常强！就像是一个全能选手，不管遇到什么情况都能应对自如。
不管是高温、低温还是复杂的电磁环境，它都不在话下，太牛啦！
5. 电涡流传感器的非接触测量特性真是太赞了！就如同有一双无形的眼睛在远远地观察着。
在一些不便于直接接触的测量场景中，它轻松就能完成任务，多方便呀！
6. 嘿，它的可靠性也是没得说！仿佛是一个可靠的伙伴，一直陪伴在你身边。
长时间工作也很少出问题，这质量简直了！总之，电涡流传感器就是这么厉害，是工业领域不可或缺的好帮手！。
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。
15
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。
电涡流传感器
4. 3电涡流传感器的应用
4. 3. 1位移的测量 某些旋转机械，如高速旋转的汽轮机对轴向位移要求很高。
当汽轮机运行时，叶片在高压蒸汽推动下高速旋转，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。因此用电涡流传感器测量各 种金属工件的微小位移量就显得十分重要。利用电涡流探头 可以测量诸如汽轮机主轴的轴向位移、电动机的轴向窜动、 磨床换向阀、先导阀的位移和金属试件的热膨胀系数等。 ZXWY型电涡流轴向位移监测保护装置可以在恶劣的环境(如 高温、潮湿、剧烈振动等)下非接触测量和监视旋转机械的轴 向位移。
成LC振荡器，以振荡器的频率作为输出量。 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振荡器输出频率改变，此频率也可直 接将频率信号送到计算机的计数定时器，测量出频率。如果 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，鉴频器的特性如图4-8 (b)所示。
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4. 3电涡流传感器的应用
电涡流探伤仪在实际使用时会受到诸多因素的影响，如环境 温度变化、表面硬度、机械转动不均匀、抖动等，用单个电 涡流探头易受上述因素影响，严重时无法分辨缺陷和裂纹， 因此必须采用差动电路。在楔形电涡流探头的尖端部位设置 发射线圈，在其上方的左、右两侧分别设置一只接收线圈， 它们的同名端相连，在没有裂纹信号时输出互相抵消。当裂 纹进入左、右接受线圈下方时，由于相位上有先后差别，所 以信号无法抵消，产生输出电压，这就是差动原理。
4. 2. 2谐振调幅式电路 该电路的主要特征是把传感器线圈的等效电感L和一个固定
电容组成并联谐振电路。由频率稳定的石英晶体振荡器提供 高频激励信号，如图4-6所示。 在没有金属导体的情况下，电路的LC谐振频率等于激励振荡 器的振荡频率(如1 MHz )，这时LC回路呈现阻抗最大，输出 电压的幅值也是最大。当传感器线圈接近被测金属导体时， 线圈的等效电感发生变化，谐振回路的谐振频率和等效阻抗 也跟着发生变化，致使回路失谐而偏离激励频率，谐振峰将 向左或向右移动，如图4 -7 ( a)所示。
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。
电涡流电感式传感器工作原理
电涡流电感式传感器工作原理朋友们，你们知道吗？有一种神奇的仪器，它就像是一个聪明的小精灵，能够感知周围的磁场变化，并且告诉我们这些变化。
没错，我说的就是电涡流电感式传感器！这个小家伙可不仅仅是个摆设，它可是工业界的秘密武器呢！想象一下，你正在一个嘈杂的工厂里忙碌着，突然，你的耳朵捕捉到了一阵微弱的“嗡嗡”声。
不用猜，这一定是你的好朋友——电涡流电感式传感器发出的警告信号。
它就像是我们的眼睛和耳朵一样，时刻关注着周围的情况。
那么，这个小家伙是怎么工作的呢？让我来给你揭开它的神秘面纱。
它有个非常酷的名字——“磁敏传感器”，顾名思义，它跟磁场打交道最多。
当你的设备或者机器在运转时，会产生磁场，而电涡流电感式传感器就在这个磁场中穿梭，寻找那些微小但重要的变化。
别小看这些小小的变化，它们可是关乎到整个系统的安全和效率的大事。
比如说，如果某个零件出现了问题，比如轴承磨损了，那么这个小精灵就会立刻察觉到，然后它会发出警报，告诉你赶紧去检查一下。
这样一来，你就不会再因为一个小问题而导致整个设备停摆了。
当然了，电涡流电感式传感器的工作可不单单是靠感觉那么简单。
它还得有点“智慧”。
科学家们通过精密的设计和计算，让这个小家伙能够准确地判断出磁场的变化情况。
就好像是你用眼睛去看世界，而它则是用大脑去分析数据，两者配合得天衣无缝。
现在，你可能已经迫不及待地想知道，这个小家伙是如何工作的吧？别急，让我来给你揭晓答案。
其实，它的工作过程就像是一场精彩的侦探游戏。
当有物体经过的时候，磁场会发生变化，电涡流电感式传感器就会捕捉到这些微小的变化，然后通过一系列的计算和分析，最终得出结果。
这个过程就像是你玩电子游戏时，通过点击屏幕来控制角色一样，只不过这次的对象是看不见摸不着的磁场而已。
好了，朋友们，关于电涡流电感式传感器的工作原理我就介绍到这里啦。
如果你对这个话题还有更多的好奇，不妨自己去探索一番，说不定会有新的发现哦！记得，好奇心是通往知识的钥匙，让我们一起开启探索的大门吧！。
电涡传感器应用实验报告
一、实验目的1. 了解电涡流传感器的工作原理及特性。
2. 掌握电涡流传感器的安装与调试方法。
3. 通过实验，验证电涡流传感器在不同材料上的测量效果。
4. 分析电涡流传感器在实际应用中的优缺点。
二、实验原理电涡流传感器是一种非接触式传感器，它利用电磁感应原理，通过检测被测物体表面的涡流来测量物体的尺寸、位置、速度等参数。
当高频交流电流通过传感器线圈时，会在被测物体表面产生涡流，涡流的大小与物体表面的电导率、磁导率及传感器与物体表面的距离有关。
通过检测涡流的大小，可以实现对物体尺寸、位置等参数的测量。
三、实验设备1. 电涡流传感器2. 高频信号发生器3. 数据采集器4. 被测物体（不同材料）5. 测量装置6. 示波器四、实验步骤1. 将电涡流传感器安装在测量装置上，确保传感器与被测物体表面平行。
2. 将高频信号发生器的输出端连接到电涡流传感器的输入端。
3. 将数据采集器的输入端连接到电涡流传感器的输出端。
4. 设置高频信号发生器的频率、幅度等参数。
5. 将被测物体放置在传感器与测量装置之间，调整传感器与物体表面的距离。
6. 打开数据采集器，记录涡流大小与传感器与物体表面距离的关系。
7. 重复步骤5和6，分别对不同的被测物体进行测量。
8. 分析实验数据，总结电涡流传感器的应用特点。
五、实验结果与分析1. 实验数据表明，电涡流传感器在不同材料上的测量效果存在差异。
对于导电性能较好的材料，如铜、铝等，涡流较大，测量精度较高；而对于导电性能较差的材料，如塑料、木材等，涡流较小，测量精度较低。
2. 随着传感器与物体表面距离的增加，涡流大小逐渐减小。
在一定的距离范围内，涡流大小与距离呈线性关系。
3. 当传感器与物体表面距离达到一定值时，涡流大小趋于稳定，说明此时涡流已达到饱和状态。
六、实验结论1. 电涡流传感器具有非接触式、响应速度快、测量精度高等优点，适用于各种场合的尺寸、位置、速度等参数的测量。
2. 电涡流传感器在实际应用中，应注意选择合适的材料、调整传感器与物体表面的距离，以提高测量精度。
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。
《传感器与检测技术》 3.3电感式传感器(电涡流式)
V系列电涡流位移传感器外 形（参考浙江洞头开关厂资料）
4~20mA电涡流位移传感器外形
（参考德国图尔克公司资料）
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。
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
电涡流的贯穿深度h ：
h 5000 f
式中, f：线圈激磁电流的频率，μ ：金属的
磁导率。
可见， f 越高，电涡流的渗透深度越浅。
高频反射式和低频透射式
高频反射式
f : 0.1~1MHz
低频透射式
f <1 kHz
等效电路如图 , 其 中 R2 为 电 涡 流短路环等效 电阻.
I 1
R1
M
I 2
L2 R 2
U 1
L1
根据基尔霍夫定律，有：
& j L I& j MI& U& R I 1 1 1 1 2 1 & & & j MI R I j L I 0 1 2 2 2 2
• 等效电阻、等效电感:
2M 2 Req R1 2 R2 2 2 R2 L2
电磁炉内部 的励磁线圈
电磁炉的工作原理 铁质锅底产 生无数的 电涡流， 使锅底自 行发热。
高频电流通过励磁线圈，产生交变磁场
2 基本特性
等效阻抗分析 金属导体等效成一个短路环。 I I
1
M
2
等效电阻：
2 R2 ra h 1n ri
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
电涡流电感式传感器工作原理
电涡流电感式传感器工作原理1. 什么是电涡流电感式传感器？好嘞，咱们先从最基本的说起，电涡流电感式传感器可不是一块普通的铁疙瘩，它是个非常聪明的小家伙。
你可以把它想象成一位“探测员”，在各种工业应用中，悄悄地帮我们监测一些重要的数据，比如金属的距离、位置和速度。
这东西的原理可真有趣，咱们一起来揭开它的神秘面纱！1.1 工作原理简介简单来说，这个传感器的工作原理是基于电涡流的现象。
你知道吗，电涡流其实就像是在水里转圈的漩涡，当你把导体放到一个变化的磁场中，就会引发电涡流的产生。
这些电涡流在导体内部环绕流动，就像小鱼在水中打转一样，而这些流动的电流又会产生一个与磁场相互作用的力。
哎呀，这就是电涡流的魅力所在！1.2 生活中的应用说到这里，可能有朋友会问，这玩意儿具体用在哪呢？呵呵，别急，我来给你普及一下。
电涡流电感式传感器在很多地方都能派上用场，像是汽车的防撞系统、金属加工行业的检测设备，还有在航空航天领域的监测系统。
换句话说，它可是个“万金油”，有着不可或缺的地位，听着就让人觉得靠谱吧？2. 具体工作过程好了，接下来咱们聊聊它的具体工作过程。
想象一下，你把这个传感器放在一个金属表面附近，当这个金属靠近传感器时，传感器就会发出一个交变的磁场。
这时候，哇哦，金属里就开始“嗡嗡”作响，产生电涡流。
这些电涡流的大小和方向会随金属的距离变化而变化，哎，这就是传感器的“心跳”。
2.1 电流和信号这些电涡流不仅仅是看起来酷炫，它们还会产生一个反向的磁场，这个磁场就像是个信号灯，告诉传感器“嘿，金属离我有多远”。
而这个信号会被转换成电压或电流，然后传递给控制系统。
你看，这玩意儿真的是“巧妙至极”，利用简单的原理，实现了复杂的检测任务。
2.2 特点与优点更有趣的是，电涡流电感式传感器有很多优点。
首先，它的响应速度那可是杠杠的，几乎瞬间就能捕捉到变化。
其次，它对金属表面的要求也不高，形状、大小、材料都可以，不像某些传感器那么挑剔。
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
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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
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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
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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
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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
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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
电涡流传感器教学课件
电涡流传感器的发展趋势与
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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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电涡流传感器能准确测量被测体（必须是金属导体）与 探头端面之间静态和动态的相对位移变化。在高速旋转机械 和往复式运动机械的状态分析，振动研究、分析测量中，对 非接触的高精度振动、位移信号，能连续准确地采集到转子 振动状态的多种参数。如轴的径向振动、振幅以及轴向位置。
在所有与机械状态有关的故障征兆中，机械振动测量是最具 权威性的，这是因为它同时含有幅值、相位和频率的信息。 机械振动测量占有优势的另一个原因是：它能反应出机械所 有的损坏，并易于测量。从转子动力学、轴承学的理论上分 析，大型旋转机械的运动状态，主要取决于其核心—转轴， 而电涡流传感器，能直接非接触测量转轴的状态，对诸如转 子的不平衡、不对中、轴承磨损、轴裂纹及发生摩擦等机械 问题的早期判定，可提供关键的信息。
电涡流传感器的应用
电涡流传感器系统广泛应用于电力、石油、化工、冶 金等行业和一些科研单位。对汽轮机、水轮机、鼓风机、 压缩机、空分机、齿轮箱、大型冷却泵等大型旋转机械轴 的径向振动、轴向位移、键相器、轴转速、胀差、偏心、 以及转子动力学研究和零件尺寸检验等进行在线测量和保 护。
一、轴向位移测量
对于许多旋转机械，包括蒸汽轮机、燃汽轮机、水轮机、离心式和 轴流式压缩机、离心泵等，轴向位移是一个十分重要的信号，过大的轴 向位移将会引起过大的机构损坏。轴向位移的测量，可以指示旋转部件 与固定部件之间的轴向间隙或相对瞬时的位移变化，用以防止机器的破 坏。轴向位移是指机器内部转子沿轴心方向，相对于止推轴承二者之间 的间隙而言。有些机械故障，也可通过轴向位移的探测，进行判别：
·轴弯曲
·轴裂纹
·电动马达空气间隙不匀 ·齿轮咬合问题
·透平叶片通道共振
·叶轮通过现象
三、偏心测量
偏心是在低转速的情况下，对轴弯曲程度的测量，这种 弯曲可由下列情况引起： ·原有的机械弯曲 ·临时温升导致的弯曲 ·在静止状态下， 必然有些向下弯曲，有时也叫重力弯曲。
● 止推轴承的磨损与失效
● 平衡活塞的磨损与失效
● 止推法兰的松动
● 联轴节的锁住等。 轴向位移（轴向间隙）的测量，经常与轴向振动弄混。轴向振动是
指传感器探头表面与被测体，沿轴向之间距离的快速变动，这是一种轴 的振动，用峰峰值表示。它与平均间隙无关。有些以导致以导致轴向振 动。例如压缩机的踹振和不对中即是。
电涡流传感器的变换原理简 要介绍如下：在传感器的端 部有一线圈，线圈通以频率 较高（一般为1MHz～2MHz） 的交变电压（见图1-1），当 线圈平面靠近某一导体面时， 由于线圈磁通链穿过导体， 使导体的表面层感应出一涡 流ie，而ie所形成的磁通链又 穿过原线圈，这样原线圈与 涡流“线圈”形成了有一定 耦合的互感，最终原线圈反 馈一等效电感。而耦合系数 的大小又与二者之间的距离 及导体的材料有关，当材料 给定时，耦合系数K1与距离 d有关，K= K1（d），当距 离d增加，耦合减弱，K值减 小，使等效电感增加，因此， 测定等效电感的变化，也就 间接测定d的变化。
·鼓风机
·往复式机械
振动测量同样可以用于对一般性的小型机械进行连续监
测。可为如下各种机械故障的早期判别提供了重要信息。
·轴的同步振动
·油膜失稳
·转子摩擦
·部件松动
·轴承套筒松动
·压缩机踹振
·滚动部件轴承失效
·径向预载，内部/外部包括不对中
·轴承巴氏合金磨损
·轴承间隙过大，径向/轴向
·平衡（阻气）活塞磨损/失效 ·联轴器“锁死”
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◆简介 ◆传感器原理
●产生原理 ●输出特性 ●组成结构 ●工作原理 ◆电涡流传感器的应用 ◆电涡流传感器的分类 ◆电涡流传感器的优缺点 ◆电涡流传感器的性能提高
简介
●电涡流传感器定义
电涡流传感器是静态和动态地非接触、高线性度、高 分辨力地测量被测金属导体距探头表面的距离的传感器它是 一种非接触的线性化计量工具。
⑶ 延长电缆 延长电缆为耐高温射频电缆，其两端的接头是传感器探头
与前置器相连接而设的。电缆长度为5M或9M。
●传感器的工作原理
电涡流效应何形状、几何尺寸，电流频率等参数有 关．通过电路可将被测金属相对于传感器探头之间的 距离变化转换成电压或电流变化．电涡流传感器就是 根据这一原理实现对金属物体的位移，振动等参数的 测量。测量电路原理见图1。
电涡流传感器原理
●产生原理
当通邮一定交变电流I(频率为F)的电感线圈L靠近金属 物体时,在金属周围产生交变磁场,在金属表面将产生电涡流 I1,根据电磁感应理论电涡流也将形成一个方向相反的次行。 次电涡流的闭合流线的圆心同线圈的金属板上的投影圆心重 合.电涡流传感器是通过传感器端部线圈与被测物体（导电体） 间的间隙变化来测物体的振动相对位移量和静位移的，它与 被测物之间没有直接的机械接触，具有很宽的使用频率范围 （从0～10Hz）。
二、振动测量
测量径向振动，可以由它看到轴承的工作状态，还可以
看到转子的不平衡，不对中等机械故障。可以提供对于下
列关键或基础机械进行机械状态监测所需要的信息：
·工业透平，蒸汽/燃汽
·压缩机，空气/特殊用途气
体，径向/轴向
·膨胀机
·动力发电透平，蒸汽/燃汽/水利
·电动马达
·发电机
·励磁机
·齿轮箱
·泵
·风扇
传感器头部是传感器感受被测信号的部分，它由绕在非金属 骨架上的矩形截面线圈组成，传感器壳体用于固定传感器头部， 并作为测试时的装夹结构，一般用不锈钢制成，上面加工成标 准螺纹并备有螺母。
⑵ 前置器 前置器是一个能屏蔽外界干扰信号的金属盒子，内装有全
部测量电路，并用环氧树脂灌封。外壳上有三个端子分别为电 源、公共端和输出端，一个接头与电缆相连。
●电涡流传感器的输出特性
电涡流传感器的输出特性可用位移-电压曲线示， 如图示。图示的横坐标表示位移的变化，纵坐标代表 前置器输出电压的变化。理想位移-电压曲线是斜率 恒定直线，直线的a-c段为线性区，即有效测量段。b 点为传感器线性中点。
c
b
a
●传感器的结构与组成
电涡流传感器系统由传感器探头与壳体、前置器、电缆和接 头三部分组成。 ⑴ 传感器探头与壳体