电涡流覆层厚度测量仪
OU3500
电涡流覆层厚度测量仪
使用说明书
附表一：
功能OU3500F OU3500N OU3500FN 测量原理磁性涡流磁性/涡流测量范围标准配置探头（F1/N1)：0 1250μm
测量精度±（3%H+1）μm（零点校准）±（1%H+1）μm（二点校准）
统计量平均值(MEAN)、最大值(MAX)、最小值(MIN)、测试次数(NO)、标准偏差(S.DEV)
存贮和统计500个测量值
零点校准√√√二点校准√√√删除功能√√√自动关机√√√蜂鸣声提示√√√错误提示√√√
标准配置主机、F1探头、基
体、校准片、说明
书、包装箱
主机、N1探头、
基体、校准片、说
明书、包装箱
F1(N1)探头、基
体、校准片、说明
书、包装箱
选配件F400、N400、
F1/90、F10、
CN02
F400、N400、
F1/90、F10、
CN02
F400、N400、
F1/90、F10、
CN02、打印机、
通讯软件
一、概述
本仪器根据探头类型的不同，分别运用磁感应和涡流原理测量覆层厚度，并符合以下工业标准：
JB/T 8393-1996 磁性和涡流式覆层厚度测量仪
1.1 应用
本仪器是便携式、快速、无损、精密地进行涂、镀层厚度的测量。既可用于实验室，也可用于工程现场。本仪器能广泛地应用在电镀、防腐、航天航空、化工、汽车、造船、轻工、商检等检测领域。
配置不同的探头，适用于不同场合。
1.2 测量原理
本仪器根据探头类型的不同，采用了磁性法和涡流法两种测厚方法。
F型探头采用磁性法，可测量磁性金属基体(如钢、铁、合金和硬磁性钢等)上非磁性覆盖层的厚度(如锌、铝、铬、铜、橡胶、油漆等)。
N型探头采用涡流法，可测量非铁磁性金属基体(如铜、铝、锌、锡等)和奥氏体不锈钢上非导电覆盖层的厚度(如:橡胶、油漆、塑料、阳极氧化膜等)。
1.3 仪器配置
1.3.1 标准配置
主机 ---------------------------------------1台
探头（F1或N1） -----------------------1支
基体 ---------------------------------------1块
标准片 ------------------------------------5片
9V碱性电池------------------------------1节
使用说明书 ------------------------------1本
1.3.2 可选件
其他型号探头 ---------------------------（适用于OU3500）
打印机 ------------------------------------1台(适用于OU3500B)
通讯电缆 ---------------------------------1条(适用于OU3500B)
- 1 -
- 2 -1.4 使用环境
温度：0℃ 40℃
湿度：20%RH 90%RH 无强磁场环境1.5 电源
一节9V 碱性干电池1.6 仪器各部件的名称
1.6.1 主机
4、键盘
1.6.2 液晶显示
1、RS232接口（OU3500B ）
2、探头插座
3、液晶显示器
1. 工作方式指示
2. 测量厚度值
3.统计值
4. 测头类型指标
5. 低电压指标
6. 设限界指示
7. 打印指示
D PRINT LIMIT
MAX=50.2 MIN=49.9MEAN=50.1
NO=10
50.0
Fe
m m
1
2
7
65
4
3
- 3 -
1.6.3 探头1.6.3.1 探头结构
所有探头（CN02除外）都安装在滑套里，以确保探头安全稳定地定位，并保持探头适当的接触压力。滑套前端的V 型槽可保证在凸面上准确测量。测量时须握住探头上的滑套，保持探头轴线与被测面垂直。探头的顶端由耐用的硬质材料制成。
2、滑套
1、测头部分3、插头（与主机连接）
1.6.3.2 探头的技术参数
用户根据需要测量工件的特点选用下列不同探头与仪器。
表一：主机可选用探头表
探头F1
F1/90
N1
F400
N400
F10
CN02
OU3500A
★
OU3500B ★
OU3500A ★★★★★★★
OU3500B ★★★★★★★
主机
表二：探头技术参数表：H——标称值
F型：
工作原理磁感应
探头型号F400F1F1/90°F10测量范围(m m)0 4000 12500 10000低限分辨力(m m)1110
示值误差一点校准(m m)±(3%H+0.7)±(3%H+1)±(3%H+10)二点校准(m m)±(1%H+0.7)± (1%H+1)±(1%H+10)
测试条件最小曲率半径(mm)凸1 1.5平直10最小面积的直径(mm)F3F7F7F40基体临界厚度(mm)0.20.50.52
工作原理涡流
探头型号N400N1CN02测量范围(m m)
0 4000 1250
10 200
铜上镀铬 0 40
低限分辨力(m m)111
示值误差一点校准(m m)±(3%H+0.7)±(3%H+1.5)±(3%H+1)二点校准(m m)±(1%H+1)± (1%H+1.5)-----
测试条件最小曲率半径(mm)凸1.5凸3仅为平直最小面积的直径(mm)F4F5F7
基体临界厚度(mm)0.30.3无限制
N型：
- 4 -
1.6.4 探头的选用参考
表三探头选用参考表（1）
覆盖层
覆盖层基体
基体
有机材料等非金属覆盖层
(如:漆料、涂漆、珐琅、搪瓷、塑料和阳极化处理等)覆盖层厚度不超过100m m覆盖层厚度超过100m m
如铁、钢等磁性金属被测面积的直
径大于30mm
F400型探头0 400mm
F1型探头0 1250m m
F400型探头 0 400m m
F1型探头 0 1250m m
F10型探头 0 10mm 被测面积的直
径小于30mm
F400型探头
0 400m m
F1型探头 0 1250m m
F400型探头 0 400m m
如铜、铝、黄铜、锌、锡等有色金属被测面积的直
径大于10mm
N400型探头0 400m m
N1型探头 0 1250m m
N400型探头 0 400m m
N1型探头 0 1250m m
被测面积的直
径小于10mm
N400型探头
0 400m m
N1型探头 0 1250m m
N400型探头 0 400m m
非磁性的有色金属覆盖层
(如:铬、锌、铝、铜、锡、银等)
覆盖层厚度不超过100m m覆盖层厚度超过100m m
如铁、钢等磁性金属被测面积的直
径大于30mm
F400型探头0 400mm
F1型探头0 1250m m
F400型探头 0 400m m
F1型探头 0 1250m m
F10型探头 0 10mm 被测面积的直
径小于30mm
仅用于铜上镀铬
N400型探头0 40m m
-----
如铜、铝、黄铜、锌、锡等有色金属被测面积的直
径大于10mm
----------
被测面积的直
径小于10mm
N400型探头
0 400m m
N1型探头 0 1250m m
N400型探头 0 400m m
塑料、印刷线路非金
属基体被测面积的直
径大于7mm
CN02型探头10 200m m
探头选用参考表（2）
- 5 -
- 6 -
二、仪器使用前的准备
使用本仪器前，请务必仔细阅读第3章(校准)和第8章(影响测量精度的因素)
2.1 检查电源
(a) 本仪器使用9V 碱性电池。
(b) 按
键，检查电池。
● 开机时无显示，表示无电池或电池电压太低，无法显示。需更换电池。● 无低电压指示，表示电池电压充足。
● 有低电压指示，表示电池电压不足则显示低压指示约1秒钟后自动
关机。这时应立即更换电池。
2.2 更换电池
(a) 按
键关机；(b) (c) 取出电池，放入新电池；(d) 盖好电池仓盖。
注意：仪器长时间不使用时应将电池取出，以避免电池漏液腐蚀仪器。
2.3 选择探头
根据被测工件选择探头（请阅1.6.3探头），安上并拧紧。2.4 测量操作
(a)准备好待测试件,将测头置于开放空间，按一下
键开机，正
常开机后显示上次关机前的测量值；如：
说明：开机时若电池电压不足则显示低压指示约1秒钟后自动关
机。这时应立即更换电池；
D
50.0
Fe m m
(b)如果需要校准仪器，则选择适当的校准方法进行校准(参见第三章)；
(c)测量
迅速将测头与测试面垂直地接触并轻压测头定位套，随着一声鸣响，屏幕显示测量值，提起探头可进行下次测量；
(d)关机
在无任何操作的情况下，大约2-3min后仪器自动关机。按一下键，立即关机。
2.重复测量三次或三次以上，测量后可显示四个统计值：平均值（MEAN）、测量次数（NO.）、最大测量值（MAX）、最小测量值（MIN）。
2.5 功能设置
2.5.1 工作方式
该仪器具有两种工作方式：直接方式和成组方式
(a)直接方式：此方式用于随意性测量，此方式下可存储100个测量值，当存满100个值时，新的测量值将替掉旧的测量值,总保留最新的100个测量值。
(b)成组方式：此方式便于用户分批记录所测试的数据，一组最多存100个测量值，总共五组，可存500个测量值。当每组存满100个值时，屏幕将显示“存储器满”，此时，仍可进行测量，但是测量值只显示不存储，也不参与统计计算。只有删除该组数据，才能保存新的测量值。每组内设有一个校准值，即该组下各个数据都是基于这个校准值测得的。成组方式下，每个测量统计计算。只有删除该组数据，才保存新的测量值。每组内设有一个校准值都参与统计计算。因为成组方式下，可存贮几套基于不同校准值的测量数据，因此该方式特别适合于现场测量。
- 7 -
- 8 -
2.5.2 测量方式
该仪器具有两种测量方式：单次测量和连续测量
单次测量──测头每接触被测件1次，随着一声鸣响，显示一个测量结果；
连续测量──不提起测头动态测量，测量过程中不伴鸣响，屏幕
连续显示测量结果；
● 两种方式的转换方法：
(a) 仪器开机后，自动进入直接工作方式，工作方式区显示【D 】。按
键，显示如右图:
(b) 按
键，进入系统设置；按
或
键，选择【工作方式】设置；(c) 按
键，设置工作方式。
说明：【*】表示该组中已有校准值；(d) 按两次
键退出。
● 两种方式的转换方法：
(a) 按
键，选择【系统设置】；(b) 按
键，选择测量方式；(c) 按
键，选择单次测量或连续测
量；
(d) 按两次
键退出。
- 9 -
2.5.3 单位制式转换（公制/英制）
(a) 按
键， 选择系统设置；(b) 按
键，再按
或
键选择
【单位】设置；
(c) 按
键，选择【um 】或【mils 】；
(d) 按两次
键，退出。
2.5.4 在线打印（用于OU3500B ）
在线打印 : 每测量一个值就立即打印这个值，在线打印功能开时，屏幕显示【PRINT 】提示符。(a) 按
键， 选择【系统设置】；(b) 按
键，再按
或
键选择
【在线打印】设置；
(c) 按
键选择在线打印：【开】或
【关】；(d) 按两次
键，退出。
说明：在选择“在线打印：开”之前，应按〈6.1打印机的连接〉连接好打印机
- 10 -
2.5.5 在线统计值
(a) 按
键， 选择系统设置；(b) 按
键，再按
或
键选择
【在线统计值】设置；
(c) 按
键选择在线统计值：【开】
或【关】；(d) 按两次
键，退出。
2.5.6 设置限界
(a) 按
键，然后按
或
键，选
择【限界设置】；
(b) 按
键，进入【限界设置】；(c ) 按
键选择【上限】或【下
限】，数据区显示以前设置的上限或下限的值，按
或
键设定
新的上限或下限的值；
(d) 按两次
键，退出。
说明: 1.大于上限或小于下限的测试结果由蜂鸣声报警；
2.限界以外的测试结果与其它测试结果一起被存贮并进行统计计算。
3.上限与下限的接近程度是有限的。在上限值为200μm 以上时，上、下限最小接近程度为上限的3%，在上限值为200μm 以下时，上、下限最小接近程度为5μm 。
2.5.7 背光设置
按
键可随时打开或关闭背光。
三、仪器的校准
为使测量准确，应在测量场所对仪器进行校准。
3.1 校准标准片（包括箔和基体）
已知厚度的箔或已知覆盖层厚度的试样均可作为校准标准片。简称标准片。
(a) 校准箔
对于磁性方法，“箔”是指非磁性金属或非金属的箔或垫片。对于涡流方法，通常采用塑料箔。“箔”有利于曲面上的校准，而且比用有覆盖层的标准片更合适。
(b) 有覆盖层的标准片
采用已知厚度的、均匀的、并与基体牢固结合的覆盖层作为标准片。对于磁性方法，覆盖层是非磁性的。对于涡流方法，覆盖层是非导电的。
3.2 基体
(a) 对于磁性方法，标准片基体金属的磁性和表面粗糙度，应与待测试件基体金属的磁性和表面粗糙度相似。对于涡流方法，标准片基体金属的电性质，应当与待测试件基体金属的电性质相似。为了证实标准片的适用性，可用标准片的基体金属与待测试件基体金属上所测得的读数进行比较。
(b) 如果待测试件的金属基体厚度没有超过表一中所规定的临界厚度，可采用下面两种方法进行校准：
(1) 在与待测试件的金属基体厚度相同的金属标准片上校准；
(2) 用一足够厚度的，电学性质相似的金属衬垫金属标准片或试件，但必须使基体金属与衬垫金属之间无间隙。对两面有覆盖层的试件，不能采用衬垫法。
(3) 如果待测覆盖层的曲率已达到不能在平面上校准，则有覆盖层的标准片的曲率或置于校准箔下的基体金属的曲率，应与试样的曲率相同。
- 11 -
3.3 校准方法
本仪器有三种测量中使用的校准方法: 零点校准、二点校准、在喷沙表面上校准。二点校准法又分一试片法和二试片法。还有一种针对测头的基本校准。本仪器的校准方法是非常简单的。
3.3.1 零点校准
(a) 在基体上进行一次测量，屏幕显示＜×.×μm＞。
(b) 按
键，屏显<0.0>。校准已完成，可以开始测量了。
(c) 重复上述a、b步骤可获得更为精确的零点，高测量精度。零点校
准完成后就可进行测量了。
3.3.2 二点校准
3.3.2.1 一试片法
这一校准法适用于高精度测量及小工件、淬火钢、合金钢。
(a) 先校零点（如上述）。
(b) 在厚度大致等于预计的待测覆盖层厚度的标准片上进行一次测量,
屏幕显示＜×××μm＞。
(c) 用
或
键修正读数，使其达到标准值。校准已完成可以开始
测量了。
注意:1.即使显示结果与标准片值相符，按
或
键也是必
不可少的，例如按一次
一次
。这一点适用于所有校准方
法。
2. 如欲较准确地进行二点校准，可重复b、c过程，以提高校准的精度，减少偶然误差。
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3.3.2.2 二试片法
两个标准片厚度至少相差三倍。待测覆盖层厚度应该在两个校准值之间。这种方法尤其适用于粗糙的喷沙表面和高精度测量。(a) 先校零值;
(b) 在较薄的标准片上进行一次测量，用
或
键修正读数，使其
达到标准值;
(c) 紧接着在厚的一个样片上进行一次测量，用
或
键修正读
数，使其达到标准值。校准已完成，可以开始测量了。
3.3.2.3 铜上镀铬层的校准方法
适用于N型测头，并使用特殊的校准标准片。
⊙必须使用一试片法。
⊙使用标有“铜上镀铬” (CHROME ON COPPER) 字样的特殊标准片。
说明：在温度变化极大的情况下，如冬季或盛夏在室外操作时，应在与待测箔厚度接近的标准片上进行校准。校准时的环境温度应与使用时的环境温度一致。
注意: 1. 出现下列情况，必需重新校准。
-----校准时，输入了一个错误值
-----操作错误
2.在直接方式下，如果输入了错误的校准值，应紧接着做一次测量，随后再做一次校准，即可获取新值消除错误值；
3. 每一组单元中，只能有一个校准值。
4.零点校准和二点校准都可以重复多次，以获得更为精确的校准值，提高测量精度但此过程中一旦有过一次测量，则校准过程便告结束。
3.3.3 修改组中的校准值
删除组单元中的所有数据和校准值之后才能重新校准。否则将出现错误提示和鸣响报警。
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3.4 基本校准的修正
在下述情况下，改变基本校准是有必要的:
----测头顶端被磨损。
----特殊的用途。
在测量中，如果误差明显地超出给定范围，则应对测头的特性重新进行校准称为基本校准。通过输入 6个校准值(1个零和5个厚度值)，可重新校准测头。
(a) 在仪器关闭的状态下按住
键同时再按
键，显示开机后
放开
键继续按住
健即可进入基本校准状态；在仪器进入基本
校准状态屏幕菜单区显示【基本校准】。
(b) 先校零值 (方法同3.3.1) 。可连续重复进行多次，以获得一个多次校准的平均值，这样做可以提高校准的准确性；
(c) 使用标准片校准，按厚度增加的顺序进行，一个厚度上可做多次。每个厚度应至少是上一个厚度的1.6 倍以上，理想的情况是2倍。
例如F1探头的校准：
首先选5个厚度的校准片分别约为：50μm、100μm、200μm、400μm 800μm。最大值应该接近但低于测头的最大测量范围。
按3.3.1的方法校零后，用厚度约为50μm的校准片在基体进行一
次测量，屏幕显示＜×××μm＞。用
或
键修正读数，使其
达到标准值。然后按顺序进行厚度约为100μm、200μm、400μm、800μm的校准片进行校准。
注意：1、即使显示结果与标准片值相符，按
或
键也是
必不可少的。
2、每个厚度应至少是上一个厚度的1.6 倍以上，否则视为基本校准失败。
(d) 在输入 6个校准值以后，测量一下零点，仪器自动关闭，新的校准值已存入仪器。当再次开机时，仪器将按新的校准值工作。
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3.5 关于测量和误差的说明
如果已经进行了适当的校准，所有的测量值将保持在一定的误差范围内；根据统计学的观点，一次读数是不可靠的。因此任何由该仪器显示的测量值都是五次“看不见”的测量的平均值。这五次测量是在几分之一秒的时间内由探头和仪器完成的；
●为使测量更加精确，可利用统计程序在一个点多次测量，对误差较大的测量值可在测量后立即删除。最后覆层的厚度为：
CH = M+S+δ
其中: CH：覆层厚度M：多次测量的平均值
S：标准偏差δ：仪器允许误差
四、测量与统计
4.1 存储功能
直接方式下自动保留最新的100个测量值。
成组方式下测量值自动存入内存单元，一组最多存100个数值，总共五组，可存500个数值。当每组存满100个值时，屏幕将显示“存储器满”，此时，仍可进行测量，但是测量值只显示不存储，也不参与统计计算。只有删除该组数据，才能保存新的测量值。
4.2 统计计算
本仪器对测量值自动进行统计处理，它需要至少三个测量值来产生5个统计值：平均值（MEAN）、标准偏差（S.DEV）、测试次数（No.）、最大测试值（MAX）、最小测试值（MIN）。参加统计计算的测量值：
●在直接方式下所有测量值（包括关机前的测量值）均参加统计计算。
注意：当存满100个数值时，总保留最新的100个测量值参加统计计算。
●在成组方式下，参加统计计算的测量值仅限于本组内的数据。
注意：每组当存满100个数值时，尽管测量能继续，但不能修改统计值。
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4.3 数据浏览
浏览统计值和测量值
(a) 按
键，然后按
或
键,选择
【浏览数据】；
(b) 按
键，然后按
或
，可选
择浏览统计值或浏览测量值；(c) 按
键，选择【统计值】可浏览五个统计值：平均值(MEAN)、标准偏差(S.DEV)、测试次数(No.)、最大测试值(MAX)、最小测试值(MIN)；(d) 按
键，选择【测量值】在直接方式下，可浏览该方式下的所有测量值，在批组方式下可浏览该组的所
有测量值，浏览时用
或
键进
行换页。
(e) 按三次
键退出。
NO=009
MEAN=50.2
S.DEV=0.1
MAX=50.4
MIN=50.1
001 50.3m m
002 50.4m m
003 50.2m m
004 50.2m m
005 50.2m m
006 50.2m m
007 50.2m m
008 50.1m m
五、删除功能
5.1 删除当前测量值
无论在直接方式或成组方式下，只要在测量值显示状态，按一下键，随着一声鸣响，当前测量值已被删除。
5.2 删除当前组数据
删除直接方式或成组方式下当前组的所有测量值
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(a) 按
键,然后按
或
键,选择
【功能选择】；
(b) 按
键，进入【功能选择】；按
或
键，选择【删除当前组数据】；(c) 按
键，显示删除确认提示，再按
键，当前文件中的测量值已
被删除。(d) 按两次
键，退出。
5.3 删除当前组所有数据
删除直接方式或成组方式下当前组的所有测量值，统计值、两点校准值、限界值
(a) 按
键，然后按
或
键，
选择【功能选择】；
(b) 按
键，进入【功能选择】；(c) 按
或
键，选择【删除所有
数据】；
(d) 按
键，显示删除确认提示，再按
键，当前文件中所有测量
值、统计值、两点校准值、限界值已被删除。e) 按两次
键，退出。
六、打印（用于OU3500B带打印机）
6.1 打印机的连接
(a) 将打印机与主机用通讯电缆连接；
(b) 按
键打开主机；
(c) 将打印机设置为：波特率9600、8位数据、1位起始位、1位停止
位、无校验；
6.2 打印功能操作
(a) 按
键，然后按
或
键，选择“功能选择”；
(b) 按
键，然后按
或
键，可选择打印测量值、打印统计
值、打印所有值：
打印测量值----------打印当前工作方式下的所有测量值
打印统计值----------打印当前工作方式下的五个统计值
打印所有值----------在直接方式下，打印测量值、统计值；在批组方式下则打印该组方式下的所有测量值、统计值、限界、直方图(c) 直方图： (d)按两次
键，退出。
- |
| 40 80%
LO |----------------------------
*****
M ******************* |
|
|
|
|
|
|
HI |----------------------------| 40 80%LO:设置的下界
HI:设置的上界
M:平均值
纵坐标表示测量值
横坐标表示测量值所占的百分比注意: 1.在设置限界之后才能打印出直方图;
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电涡流传感器的研究与探讨汇总
档案编号： 毕业设说明书题目：电涡流传感器的研究与探讨 系别：电气工程系 专业：生产过程自动化 班级： 姓名： 指导教师： （共18 页） 年月日
摘要：电涡流传感器是基于涡流效应的新型传感器。由于它具有结构简单、抗干扰能力强、测量精度高、非接触、响应速度快、不受油污等介质影响等优点，因而得到了广泛的应用。但目前的电涡流位移传感器存在着测量范围小，传感器存在非线性问题，这给传感器的应用造成了一定的影响。 本文首先通过对实验室所用的电涡流传感器实验模板的电路进行研究和优化，进而提高电路的抗干扰能力使测量结果的更加准确。其次针对电涡流位移传感器存在的测量范围小，传感器存在非线性问题的改善提出设想即：先对电涡流位移传感器用于位移检测的工作原理及应用进行分析，研究了线圈截面形状及参数变化对涡流传感器线性测量范围和灵敏度的影响；再从电路设计方面提高传感器的稳定性及抗干扰能力，从而为位移测量扩展量程打下基础；最后通过对电涡流传感器测位移实验进行分析处理得出电涡流传感器位移测量范围的扩展方法和改善电涡流传感器非线性问题的方法。 关键词：电涡流传感器; 位移测量; 非线性; 测量范围 Abstract: the eddy current sensor is a new type of sensor based on eddy current effect. Because it is simple in structure, strong anti-jamming capability, high accuracy, non-contact, fast response, not polluted advantages such media influence, and been widely used. But the current electricity eddy displacement sensor measurement range small, there exist nonlinear problem, the sensor to a sensor applications has caused some influence. This paper firstly eddy current sensor used in the laboratory experiment template circuit research and optimization, and improve the anti-interference ability of the circuit more accurate measurement results. Secondly according to the eddy current displacement sensor measurement range small, there exist nonlinear problem of sensor to improve it puts forward the idea of the eddy current is: first displacement detection sensors for displacement of the working principles and applications, research analyzed the coil cross-section
电涡流位移传感器的原理
电涡流位移传感器的工作原理： 电涡流传感器能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距离。它是一种非接触的线性化计量工具。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。 电涡流传感器以其长期工作可靠 性好、测量围宽、灵敏度高、分辨率高等优点，在大型旋转机械状态的在线监测与故障诊断中得到广泛应用。 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。 根据法拉第电磁感应原理，块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时，导体将产生呈涡旋状的感应电流，此电流叫电涡流，以上现象称为电涡流效应。而根据电涡流效应制成的传感器称为电涡流式传感器。
前置器中高频振荡电流通过延伸电缆流入探头线圈， 在探头头部的线圈中产生交变的磁场。当被测金属体靠近这一磁场，则在此金属表面产生感应电流，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(线圈的有效阻抗)，这一变化与金属体磁导率、电导率、线圈的几何形状、几何尺寸、电流频率以及头部线圈到金属导体表面的距离等参数有关。通常假定金属导体材质均匀且性能是线性和各项同性，则线圈和金属导体系统的物理性质可由金属导体的电导率б、磁导率ξ、尺寸因子τ、头部体线圈与金属导体表面的距离D、电流强度I和频率ω参数来描述。则线圈特征阻抗可用Z=F(τ, ξ, б, D, I, ω)函数来表示。通常我们能做到控制τ, ξ, б, I, ω这几个参数在一定围不变，则线圈的特征阻抗Z就成为距离D的单值函数，虽然它整个函数是一非线性的，其函数特征为“S”型曲线，但可以选取它近似为线性的一段。于此，通过前置器电子线路的处理，将线圈阻抗Z的变化，即头部体线圈与金属导体的距离D的变化转化成电压或电流的变化。输出信号的大小随探头到被测体表面之间的间距而
(五) 电涡流传感器位移实验
（五） 电涡流传感器位移实验 一、实验目的：了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。 二、基本原理：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。 三、需用器件与单元：电涡流传感器实验模板、电涡流传感器、直流电源、数显单元、测微头、铁圆片。 四、实验步骤： 1、根据图3－7安装电涡流传感器。 图3－7 电涡流传感器安装示意图 2、传感器结构，这是一个扁平绕线圈。 ３、将电涡流传感器输出线接入实验模板上标有Ｌ的两端插孔中，作为振荡器的一个元件（传感器屏蔽层接地）。 ４、在测微头端部装上铁质金属圆片，作为电涡流传感器的被测体。 ５、将实验模板输出端V 0与数显单元输入端Vi 相接。数显表量程切换开关选择电压20V 档。 ６、用连接导线从主控台接入＋15V 直流电源到模板上标有+15V 的插孔中。 ７、使测微头与传感器线圈端部接触，开启主控箱电源开关，记下数显表读数，然后每隔0.2mm 读一个数，直到输 出几乎不变为止。将结果列入表3-4。 表3-4电涡流传感器位移X 与输出电压数据 8、根据表4-4数据，画出V-X 曲线，根据曲线找出线性区域及进行正、负位移测量时的佳工作点，试计 算量程为 1mm 、3mm 及5mm 时的灵敏度和线性度（可以用端基法或其它拟合直线）。 axis([10.5 18.5 0.66 7.9]); coords=[10.5:1:18.5,19.5;0.66,2.01,3.35,4.55,5.55,6.32,6.90,7.34,7.67,7.9]; grid; hold; plot(coords(1,:),coords(2,:),'*'); x=coords(1,:) y=coords(2,:)' 图3－8 电涡流传感器位移实验接线图
电涡流传感器的典型应用
电涡流传感器的典型应用 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。 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： ●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。有些故障可以导致轴向振动。例如压缩机的踹振和不对中即是。 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 ·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” ·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 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。
电涡流传感器
电涡流传感器能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。它是一种非接触的线性化计量工具。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。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。电涡流传感器以其长期工作可靠性好、测量范围宽、灵敏度高、分辨率高、响应速度快、抗干扰力强、不受油污等介质的影响、结构简单等优点，在大型旋转机械状态的在线监测与故障诊断中得到广泛应用。 一、电涡流传感器的基本原理 根据法拉第电磁感应原理，块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时，导体内将产生呈涡旋状的感应电流，此电流叫电涡流，以上现象称为电涡流效应。而根据电涡流效应制成的传感器称为电涡流式传感器。 前置器中高频振荡电流通过延伸电缆流入探头线圈，在探头头部的线圈中产生交变的磁场。当被测金属体靠近这一磁场，则在此金属表面产生感应电流，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（线圈的有效阻抗），这一变化与金属体磁导率、电导率、线圈的几何形状、几何尺寸、电流频率以及头部线圈到金属导体表面的距离等参数有关。通常假定金属导体材质均匀且性能是线性和各项同性，则线圈和金属导体系统的物理性质可由金属导体的电导率б、磁导率ξ、尺寸因子τ、头部体线圈与金属导体表面的距离D、电流强度I和频率ω参数来描述。则线圈特征阻抗可用Z=F(τ, ξ, б, D, I, ω)函数来表示。通常我们能做到控制τ, ξ, б, I, ω这几个参数在一定范围内不变，则线圈的特征阻抗Z就成为距离D的单值函数，虽然它整个函数是一非线性的，其函数特征为“S”型曲线，但可以选取它近似为线性的一段。于此，通过前置器电子线路的处理，将线圈阻抗Z 的变化，即头部体线圈与金属导体的距离D的变化转化成电压或电流的变化。输出信号的大小随探头到被测体表面之间的间距而变化，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。 其工作过程是：当被测金属与探头之间的距离发生变化时，探头中线圈的Q值
传感器实验报告 (2)
传感器实验报告（二） 自动化1204班蔡华轩 U201113712 吴昊 U201214545 实验七： 一、实验目的：了解电容式传感器结构及其特点。 二、基本原理：利用平板电容C=εA/d 和其它结构的关系式通过相应的结 构和测量电路可以选择ε、A、d 中三个参数中，保持二个参数不变，而 只改变其中一个参数，则可以有测谷物干燥度(ε变)测微小位移(变d)和测量液位(变A)等多种电容传感器。 三、需用器件与单元：电容传感器、电容传感器实验模板、测微头、相敏 检波、滤波模板、数显单元、直流稳压源。 四、实验步骤： 1、按图6-4 安装示意图将电容传感器装于电容传感器实验模板上。 2、将电容传感器连线插入电容传感器实验模板，实验线路见图7-1。图 7-1 电容传感器位移实验接线图 3、将电容传感器实验模板的输出端V01 与数显表单元Vi 相接(插入主控 箱Vi 孔)，Rw 调节到中间位置。 4、接入±15V 电源，旋动测微头推进电容传感器动极板位置，每间隔0.2mm 图（7-1） 五、思考题： 试设计利用ε的变化测谷物湿度的传感器原理及结构，并叙述一 下在此设计中应考虑哪些因素？ 答：原理：通过湿度对介电常数的影响从而影响电容的大小通过电压表现出来，建立起电压变化与湿度的关系从而起到湿度传感器的作用；结构：与电容传感器的结构答大体相同不同之处在于电容面板的面积应适当增大使测量灵敏度更好；设计时应考虑的因素还应包括测量误差，温度对测量的影响等
六：实验数据处理 由excle处理后得图线可知：系统灵敏度S=58.179 非线性误差δf=21.053/353=6.1% 实验八直流激励时霍尔式传感器位移特性实验 一、实验目的：了解霍尔式传感器原理与应用。 二、基本原理：霍尔式传感器是一种磁敏传感器，基于霍尔效应原理工作。 它将被测量的磁场变化（或以磁场为媒体）转换成电动势输出。 根据霍尔效应，霍尔电势UH=KHIB，当霍尔元件处在梯度磁场中 运动时，它就可以进行位移测量。图8-1 霍尔效应原理 三、需用器件与单元：霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、直流源±4V、± 15Ｖ、测微头、数显单元。 四、实验步骤： 1、将霍尔传感器按图8-2 安装。霍尔传感器与实验模板的连接 按图8-3 进行。1、3 为电源±4Ｖ，2、4 为输出。图8-2 霍尔 传感器安装示意图 2、开启电源，调节测微头使霍尔片在磁钢中间位置再调节RW2 使数显表指示为零。
电磁电涡流测厚原理及测厚仪
电磁/电涡流测厚原理及测厚仪 对材料表面保护、装饰形成的覆盖层，如涂层、镀层、敷层、贴层、化学生成膜等，在有关国家和国际标准中称为覆层(coating)。覆层厚度测量已成为加工工业、表面工程质量检测的重要一环，是产品达到优等质量标准的必备手段。为使产品国际化，我国出口商品和涉外项目中，对覆层厚度有了明确的要求。 覆层厚度的测量方法主要有：楔切法，光截法，电解法，厚度差测量法，称重法，X射线荧光法，β射线反向散射法，电容法、磁性测量法及涡流测量法等。这些方法中前五种是有损检测，测量手段繁琐，速度慢，多适用于抽样检验。 X射线和β射线法是无接触无损测量，但装置复杂昂贵，测量范围较小。因有放射源，使用者必须遵守射线防护规范。X射线法可测极薄镀层、双镀层、合金镀层。β射线法适合镀层和底材原子序号大于3的镀层测量。电容法仅在薄导电体的绝缘覆层测厚时采用。 随着技术的日益进步，特别是近年来引入微机技术后，采用磁性法和涡流法的测厚仪向微型、智能、多功能、高精度、实用化的方向进了一步。测量的分辨率已达0.1微米，精度可达到1%，有了大幅度的提高。它适用范围广，量程宽、操作简便且价廉，是工业和科研使用最广泛的测厚仪器。 采用无损方法既不破坏覆层也不破坏基材，检测速度快，能使大量的检测工作经济地进行。 测量原理与仪器 一．磁吸力测量原理及测厚仪 永久磁铁(测头)与导磁钢材之间的吸力大小与处于这两者之间的距离成一定比例关系，这个距离就是覆层的厚度。利用这一原理制成测厚仪，只要覆层与基材的导磁率之差足够大，就可进行测量。鉴于大多数工业品采用结构钢和热轧冷轧钢板冲压成型，所以磁性测厚仪应用最广。测厚仪基本结构由磁钢，接力簧，标尺及自停机构组成。磁钢与被测物吸合后，将测量簧在其后逐渐拉长，拉力逐渐增大。当拉力刚好大于吸力，磁钢脱离的一瞬间记录下拉力的大小即可获得覆层厚度。新型的产品可以自动完成这一记录过程。不同的型号有不同的量程与适用场合。 这种仪器的特点是操作简便、坚固耐用、不用电源，测量前无须校准，价格也较低，很适合车间做现场质量控制。 二．磁感应测量原理 采用磁感应原理时，利用从测头经过非铁磁覆层而流入铁磁基体的磁通的大小，来测定
电涡流式传感器的应用
电涡流式传感器的应用 摘要：随着现代测量、控制盒自动化技术的发展，传感器技术越来越受到人们的重视。特别是近年来，由于科学技术的发展及生态平衡的需要，传感器在各个领域的作用也日益显著。传感器技术的应用在许多个发达国家中，已经得到普遍重视。电涡流传感器已成为目前电测技术中非常重要的检测手段，广泛的应用于工程测量和科学实验中。 关键词：电涡流式传感器传感器技术 引言：电涡流传感器能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距离。它是一种非接触的线性化计量工具。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。电涡流传感器以其长期工作可靠性好、测量范围宽、灵敏度高、分辨率高等优点，在大型旋转机械状态的在线监测与故障诊断中得到广泛应用。 一.电涡流传感器的工作原理： 电涡流传感器利用检测线圈与被测导体之间的涡流效应进行测量，具有非接触测量、灵敏度高、频响特性好、抗干扰能力强等优点，其基本原理如图l所示。当线圈l通以交流电I1时，其产生的交变磁场H1会在被测导体2中产生电涡流 I2，而I2又产生一交变磁场H2 来阻碍H1的变化，从而使线圈的 等效电感L发生变化。当被测导 体的电阻率、磁导率都确定，只 有x发生变化时，通过分析提取 等效电感与测量位移间的关系， 就可以建立电涡流位移传感器。 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
电涡流传感器位移实验
实验二十电涡流传感器位移实验 一、实验目的 了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。 二、实验内容 用铁圆片检测电涡流传感器的位移特性。 三、实验仪器 电涡流传感器实验模板、电涡流传感器、直流电源、数显单元、测微头、铁圆片。 四、实验原理 电涡流式传感器由平面线圈和金属涡流片组成，当线圈中通以高频交变电流后，与其平行的金属片上感应产生电涡流，电涡流的大小影响线圈的阻抗Z，而涡流的大小与金属涡流片的电阻率、导磁率、厚度、温度以及与线圈的距离X有关。当平面线圈、被测体（涡流片）、激励源已确定，并保持环境温度不变，阻抗Z只与X距离有关。将阻抗变化经涡流变换器变换成电压V输出，则输出电压是距离X的单值函数。 五、实验注意事项 被测体与涡流传感器测试探头平面尽量平行，并将探头尽量对准被测体中间，以减少涡流损失。 六、实验步骤 1、根据图20－1安装电涡流传感器。 2、观察传感器结构，这是一个平绕线圈。 3、将涡流传感器输出线接入实验模板上标有L的两端插孔中，作为振荡器的一个元件。
图20－1 电涡流传感器安装示意图 图8－2 电涡流传感器位移实验接线图 4、在测微头端部装上铁质金属圆片，作为电涡流传感器的被测体。 5、将实验模板输出端Vo与数显单元输入端Vin相接。数显表量程切换到选择电压20V 档。 6、用连结导线从主控台接入15V直流电源接到模板上标有＋15V的插孔中。 7、使测微头与传感器线圈端部接触，开启主控台电源开关，此时数显表读数为最小，然后每隔0.1mm读一个数，直到输出几乎不变为止。将结果列入下表。（实验结论：1、本实验每隔0.1mm是相对位置，起始值看做0.1mm即可，无需从测微头上读绝对位置。每旋转0.1mm，输出的电压的增量应该大致相等。2、由于学生做实验可能不能正确的找到起始点， 导致采集的数据不在线性范围内，从而影响数据采集的线性度，可以让学生从选取的起始
涡流测厚仪说明书E 英文版
CT-2000型涡流测厚仪 一、概述 CT－2000 型涡流测厚仪(膜厚仪，涂层测厚仪，镀层测厚仪)是一种小型便携式仪器，用于测量有色金属基体上的非导电涂层的厚度，如铜、铝、锌等基体上的油漆、塑料、橡胶等涂层，或者是铝基体上的阳极氧化膜厚度等。该仪器采用涡电流测量原理，符合国际标准ISO2360和国家标准GB4957。 该仪器设计时曾参照国外的同类仪器，与国外仪器性能相同，功能相似。 采用红宝石耐磨触点的恒压导套式探头，可在各种坚硬、粗糙表面上得到稳定的输出。 该仪器具备以下几种重要功能： 1、校准数据关机保留功能：即开机时不必重新校准，关机后，校准数据仍可保留。 2、数据统计功能：可输出5种统计参数。 3、节电功能：停止测试3分种，仪器自动关机。 4、电池欠压指示功能：电池电压过低自动关机。 5、蜂鸣音提示功能：蜂鸣音提示有效测量、故障及误操作。. 二.Technical parameters ; 1.Measurement range：0－200μm; 2.Measurement accuracy： ±3%±0.5μm F·S 3.resolution ratio：1μm 4.operating temperature：0－40℃ 5.Displayer: Three-bit LCD displayer 6.Power supply: one 9V layer-built battery, code 6F22 7.Power: 50mW 8.Exterior size:：80×150×35mm 9.Weight: 40g 三. Keyboard instruction 1. ON/OFF--- 2.RES—Statistics Output key. Press this key five times, will get a group of measure statistics result in sequence. 3.DEL—delete. It could delete the last one measured value. 4. CAL/ENTER—calibration key. Used in adjust instrument.
电涡流位移传感器的原理及其静态标定方法
电涡流位移传感器的原理及其静态标定方法电涡流是20世纪70年代以后发展较快的一种新型传感器，它广泛的应用在位移震动检测、金属材质鉴别，无损探伤等技术领域。 实验目的： 了解电涡流位移传感器的结构和工作原理。 了解电涡流位移传感器的静态标定方法。 实验原理 结构：变间隙式是最常用的一种电涡流传感器形式，它的结构很简单，由一个扁平线圈固定在框架上构成。线圈用高强度漆包铜线或银线绕成，用粘结剂粘在框架端部或是绕指在框架槽内。线圈框架应采用损耗小、电性能好、热膨胀系数小的材料，常用高频陶瓷、聚四氟乙烯等。由于激励频率较高，对所用的电缆和插头也要充分重视，一般使用专用的高频电缆和插头。 工作原理：在传感器线圈中通以高频电流，则在线圈中产生高频交变磁场。当到点被测金属板接近线圈，并置于线圈的磁场范围内，交变磁场在金属板的表面层内产生感应电流，即电涡流。电涡流又产生一个反向的磁场，减弱了线圈的原磁场，从而导致线圈的电感量、阻抗和品质因素发生变化，这些参数的变化与导体的几何形状、电导率、线圈的几何参数、电流的频率以及线圈与被测导体间的距离有关。如果控制上述参数的变化，在其他条件不变的情况下，仅是线圈与金属板之间距离的单值函数，从而达到测量位移间隙的目的。 测量电路 当传感器接近被测导体时，损耗功率增大，回路失谐，输出电压相应变小。这样，在一定范围内，输出电压幅值与间隙呈近似线性关系。由于输出电压的频率始终恒定，因此称为定频幅式。这种电路采用适应晶体振荡器，旨在获得高稳定度频率的高频激励信号，以保证
稳定的输出。 实验仪器与材料 电涡流位移传感器静态标定系统 Hz-8500探头前置器 8511型电涡流探头 电涡流传感器测量装置 高精度数字万用表。 实验内容： 实验一：被测金属板采用铝质板，测量U-x 关系曲线。 实验二：被测金属板仍采用铝质板，但直径较小，测量U-x 关系曲线。 实验三：被测金属板采用铁板，测量U-x 关系曲线。 5、实验数据： 实验一数据： 6、实验要求： 1、画出（实验一）中的U-x 关系曲线，确定传感器的线性工作范围计算传感器的灵敏度。答：线性工作范围：由画出的U-X关系曲线可以看出其线性工作范围在0~13 灵敏度：(15.4-1.78)/13=1.048
涡流测厚仪操作规程示范文本
涡流测厚仪操作规程示范 文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月
涡流测厚仪操作规程示范文本 使用指引：此操作规程资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 1 清除净被测物件上的污物、尘土和水。将仪器的探 头擦拭干净。 2 按下开关键，仪器自检完毕发出一鸣音，显示”0 0”便可以进行测量操作。 3 将探头平稳、垂直地放落在被测件上，待仪器鸣叫 一声，显示器上便显示出涂层的厚度值。然后再 抬头高探头，重新落下，进行下一次测量这样反复5— 10次，就可以完成一个测量序列。 4 在测试过程中，如因探头放置不平稳，或探头太脏 等原因，显示出明显的错误值，此时应按下清除 键，将错误值删除。否则将影响整体测试结果的准确 性。
5 按统计键5次，可顺次显示出以下统计数： MEAN—平均值；MAX—最大值；MIN—最小值；S—标准偏差；N—测量次数。 6 统计程序完成后，可接着进行下一次测量序列。若需要获得更多的连续统计数据，只要按两次上调键时，接着再进行测量，则测量出的数据和以前的数据是连续累加的。 7 在测量过程中，若误按校准键时，可再连续按2次该键以便消除校正状态。 若误按校后又进行了测量，可先用清除键将前次的数字删去（按一次清除键则删除前一个数字，连按二次则将前面的全部误测数 8 在测试过程中，如果出现负数值，要用清除键将其删去。如连续出现负数，要清洁好探头与被测物面。 9 当探头不能测量或测试数字明显出错时，应检查探
电涡流传感器应用设计实验
电涡流传感器应用设计实验 一、创新实践目的 熟悉和掌握电涡流传感器测量原理，及其位移测量电路、设计方法和应用。 二、器件与仪器 1、主要器件：电涡流传感实验模板、电涡流传感器、振动台（2000型）、直流稳压电源、 低通滤波模板、螺旋测微头、不同面积的铝被测体、铜和铝的被测体圆盘、铁圆片、导线若干。 2、主要仪器：数显表、频率表、示波器、电压表。 三、基础设计与实践 1、设计内容 （1）设计一种利用电涡流传感器检测到不同金属静态位移的系统； （2）设计一种电涡流传感器测量振动的方法。 2、研究内容 （1）研究不同的被测体材料对电涡流传感器性能的影响； （2）研究电涡流传感器在实际应用中其位移特性与被测体的形状和尺寸的关系； （3）研究电涡流传感器的动态性能及测量原理与方法。 3、设计提示 （1）电涡流传感器的原理参考教材《检测与转换技术》（童敏明、唐守锋编）； （2）电涡流传感器测量电路框图如图7所示，其中涡流线圈L和测量电器中的电容C 组成谐振电路，谐振频率为： f= 图7 电涡流传感器测量电路框图 （3）电涡流传感器的变频调幅式测量电路原理如图8所示；
图8 变频调幅式测量电路原理 （4）电涡流传感器的位移检测电路如图9所示。 图9 电涡流传感器位移检测电路 （5）电涡流传感器的静态位移测量安装如图10（a）所示，振动测量安装如图10（b）所示； （a）静态位移测量安装图；（b）振动测量安装如图 图10 电涡流传感器的安装示意图
四、基础实践注意事项 （1）被测体与电涡流传感器测试试头平面必须平行并将测头尽量对准被测体中间，以减少涡流损失； （2）传感器在测铁材料初始时可能会出现一段死区； （3）振动幅度不宜过大，以免撞击机壳，损坏仪器。 五、创新设计与实践 题目一、根据所掌握的传感器知识，设计一个金属零件计数分装系统。 1、设计要求： （1）选用合适的传感器了类型，将传感器探头安装在适当的位置上； （2）金属零件陆续从落料管中落到正下方的零件盒中时，能够有效地检测下落零件的个数； （3）当零件盒中的数量达到设定值N时停止落料，传送机构动作，将下一个空盒传送到落料管的正下方。 2、设计提示： 如下图所示为金属零件自动装箱检测控制系统示意图。 金属零件分装、计数系统 根据要求不能采用电涡流接近开关，而只能采用输出模拟电压的电涡流传感器及配套的测量转换电路（应考虑下落物体位置的随机性）。 3、创新实践要求： （1）依据设计思路画出传感器安装简图，测量转换电路图，并说明其工作原理及优缺点； （2）进行硬件电路连接测试，实现设计功能要求。 4、设计报告要求： （1）画出传感器安装图、测量转换电路图； （2）传感器原理说明和电路工作原理说明； （3）各元器件的选择与计算； （4）实践结果。
几种测厚仪的测量方法及原理
在有关国家和国际标准中，对材料表面保护、装饰形成的覆盖层，如涂层、镀层、敷层、贴层、化学生成膜等，统称为覆层（coating）。在加工工业、表面工程质量检测中，对覆层的厚度检测是检验产品优等质量标准的重要环节和必备手段。风速仪 覆层厚度的测量方法主要有：楔切法，光截法，电解法，厚度差测量法，称重法，X射线荧光法，β射线反向散射法，电容法、磁性测量法及涡流测量法等。这些方法中前五种是有损检测，测量手段繁琐，速度慢，多适用于抽样检验。 X射线和β射线法是无接触无损测量，但装置复杂昂贵，测量范围较小。因有放射源，使用者必须遵守射线防护规范。X射线法可测极薄镀层、双镀层、合金镀层。β射线法适合镀层和底材原子序号大于3的镀层测量。电容法仅在薄导电体的绝缘覆层测厚时采用。 随着科学技术的进步，对覆层厚度的测量的技术也随之进步。特别是近年来引入微机技术后，采用先进的磁性法和涡流法的测厚仪进行覆层厚度的检测。此类测厚仪向微型、智能、多功能、高精度、实用化的方向进了一步。测量的分辨率有了大幅度的提高，测量分辨率已达0.1微米，精度可达到1%。下面分别介绍磁性法和涡流法的测厚仪的原理。 一．磁吸力测厚仪的测量原理 永久磁铁（测头）与导磁钢材之间的吸力大小与处于这两者之间的距离成一定比例关系，这个距离就是覆层的厚度。利用这一原理制成测厚仪，只要覆层与基材的导磁率之差足够大，就可进行测量。鉴于大多数工业品采用结构钢和热轧冷轧钢板冲压成型，所以磁性测厚仪应用最广。测厚仪基本结构由磁钢，接力簧，标尺及自停机构组成。磁钢与被测物吸合后，将测量簧在其后逐渐拉长，拉力逐渐增大。当拉力刚好大于吸力，磁钢脱离的一瞬间记录下拉力的大小即可获得覆层厚度。新型的产品可以自动完成这一记录过程。不同的型号有不同的量程与适用场合。 这种仪器的特点是操作简便、坚固耐用、不用电源，测量前无须校准，价格也较低，很适合车间做现场质量控制。 二．磁感应测厚仪的测量原理 采用磁感应原理时，利用从测头经过非铁磁覆层而流入铁磁基体的磁通的大小，来测定覆层厚度。也可以测定与之对应的磁阻的大小，来表示其覆层厚度。覆层越厚，则磁阻越大，磁通越小。利用磁感应原理的测厚仪，原则上可以有导磁基体上的非导磁覆层厚度。一般要求基材导磁率在500以上。如果覆层材料也有磁性，则要求与基材的导磁率之差足够大（如钢上镀镍）。当软芯上绕着线圈的测头放在被测样本上时，仪器自动输出测试电流或测试信号。早期的产品采用指针式表头，测量感应电动势的大小，仪器将该信号放大后来指示覆层厚度。近年来的电路设计引入稳频、锁相、温度补偿等地新技术，利用磁阻来调制测量信号。还采用专利设计的集成电路，引入微机，使测量精度和重现性有了大幅度的提高（几乎达一个数量级）。现代的磁感应测厚仪，分辨率达到0.1um，允许误差达1%，量程达10mm。 磁性原理测厚仪可应用来精确测量钢铁表面的油漆层，瓷、搪瓷防护层，塑料、橡胶覆层，包括镍铬在内的各种有色金属电镀层，以及化工石油待业的各种防腐涂层。
电涡流传感器的设计
引言 电涡流传感器具有灵敏度高、分辨力高、线性度高、重复性好、结构简单、抗干扰能力强、线性测量范围宽、安装方便、非接触测量、耐高温、能在油、汽、水等恶劣环境下长期连续工作的特点以及能够实现信息的远距离传输、记录、显示和控制的优势，被广泛应用于工业生产和科学研究等领域的位移、振动、偏心、胀差、厚度、转速等物理量的在线检测和安全保护，为精密诊断系统提供了全息动态特性。因而对于电涡流传感器的研究有着深远的理论和实践意义。 目前，对电涡流传感器的研究，主要集中在电磁学模型机理的研究、线圈几何形状的优化设计、测量精度的提高、非线性的线性化和应用范围的拓展等方面。本文提出了一种新型的电涡流传感器设计方案，具有速度快、功耗低、稳定性好等诸多优点，并已广泛应用于电力、石化、冶金、钢铁、航空航天等领域，取得了非常好的效果，得到了用户的一致好评。 1 电涡流传感器的基本工作原理[1-2] 电涡流传感器的基本工作原理是基于电涡流效应。根据法拉第电磁感应定律可知：金属导体置于变化的磁场中时，导体表面就会有感应电流产生。电流的流线在金属导体内自行闭合，这种由电磁感应原理产生的旋涡状感应电流称为电涡流，这种现象称为电涡流效应，电涡流传感器就是利用电涡流效应来检测导电物体的各种物理参数的。如图1所示。 理论和实践均证明:电涡流的大小与导体的磁导率ξ、电导率σ、线圈与导体之间的距离D 、激励电流强度I 、激励电流角频率ω、线圈尺寸因子等参数有关。探头线圈的阻抗Z 是上述参数的函数，即Z =F (,ξ, σ, D , I,ω) 。 很显然，如果只改变其中的某一参数，其他参数恒定，阻抗就成为该参数的单值函数。假设被测金属导体材质均匀，且具有线性和各向同性的性能特点，我们可以控制,ξ, σ, I ,ω这几个参数在一定范围内不变，则阻抗就成为距离的单值 函数，再通过前置器电子线路的处理，将探头线圈阻抗的变化，即探头线圈与金属导体之间的距离的变化转化为电压或电流的变化。输出信号的大小随探头到被测体表面之间的距离而变化，电涡流传感器正是基于这样的原理实现对位移、振动、胀差、偏心等的测量。 图1 电涡流传感器的工作原理 2 电涡流传感器电路设计 2.1 测量电路的选择[3-5] 电涡流传感器的测量电路可分为调频式和调幅式两种，调幅式测量电路又可细分为恒定频率的调幅式和频率变化的调幅式两种。 调幅式测量电路是指以输出高频信号的幅度来反映电涡流传感器探头与被测金属导体之间的关系。其特点是:输出可以被调理为直流电压，而对直流电压进行数据采集的速度快、时间短、可以降低功耗。 调频式测量电路是指将探头线圈的电感量与微调电容构成振荡器，以振荡器的频率作为输出量的一种转换电路。其优点是：电路结构简单，抗干扰能力强，性能较稳定，分辨率和精度高，易与计算机连接，频率输出便于数据采集和处理，成本较低。 在本设计中我们采用调幅式电路。2.2 滤波、稳压、同相比例放大电路的设计 该部分电路的作用是消除直流电源中的交流成分以及电源电压的波动所造成的影响。如图2所示。 2.3 振荡电路的设计[6] 电感三点式振荡电路：由于反馈支路是电感，振荡器的输出波形中含有较多的高次谐波，且振荡频率不高，对本设计不适用，故不予采用。 电容三点式振荡电路：由于输出端和反馈支路均为电容，对高次谐波电抗小，反馈电压中高次谐波分量很少，振荡频率稳定度高，因而输出波形好，更接近正弦 波。振荡频率可以较高。符合本设计的要求，故采用。如图3所示。 图3 电容三点式振荡电路 在本设计中，为了保证振荡电路输出信号的稳定和可靠，我们采取了如下措施： 针对电源电压的变化，在电源端添加了稳压环节；针对负载变化，在振荡电路与负载之间插入了缓冲电路以屏蔽负载的影响；针对环境温度变化，采用了温度系数较小的元件，例如云母电容等；针对外界磁场会引起磁性材料磁导率的变化，影响传感器线圈的涡流效应，将振荡器密封在传感器壳体内，起到屏蔽作用，可减少回路与外界发生的电磁耦合。 2.4 检波、滤波电路的设计 检波、滤波电路将电容三点式振荡器的输出信号，经过检波、滤波，将其转换为直流信号。通过对电路的优化设计，对元器件一致性的筛选以及电阻、电容参数的合理选配，使得该电路既能保证独立线性指标的要求，又能满足对动态响应时间指标的要求，同时还要尽可能降低直流信号输出的交流噪声。检波、滤波电路如图4所示。 2.5 对数运算电路的设计[7] 电涡流传感器的设计 伍艮常 株洲职业技术学院，湖南株洲 ４１２００１ DOI ：10.3969/j.issn.1001-8972.2011.12.076 图2 滤波、稳压、同相比例放大电路
电涡流传感器测量振动实验报告
实验二十一 被测体面积大小对电涡流传感器的特性影响实验 一、实验目的： 了解电涡流传感器在实际应用中其位移特性与被测体的形状和尺寸有关。 二、基本原理： 电涡流传感器在实际应用中，由于被测体的形状，大小不同会导致被测体上涡流效应的不充分，会减弱甚至不产生涡流效应，因此影响电涡流传感器的静态特性，所以在实际测量中，往往必须针对具体的被测体进行静态特性标定。 三、需用器件与单元： 直流源、电涡流传感器、测微头、电涡流传感器实验模板、不同面积的铝被测体、数显单元。 四、实验步骤： 1．按图2-1安装电涡流传感器。 图2-1传感器安装示意图 2．在测微头端部装上铝质金属（小圆盘与小圆柱体），作为电涡
流传感器的被测体。调节测微头，使铁质金属圆盘的平面贴到电涡流传感器的探测端，固定测微头。 图2-2 电涡流传感器接线示意图 3．传感器连接按图2-2，实验模块输出端Uo与直流电压表输入端U i相接。直流电压表量程切换开关选择电压20V档，模块电源用2号导线从实验台上接入+15V电源。 4．合上实验台上电源开关，记下数显表读数，然后每隔0.1mm 读一个数，直到输出几乎不变为止。将结果列入表2-1。
（1）由上图可得系统灵敏度：S=ΔV/ΔW=3.1977V/mm （2）由上图可得非线性误差： 当x=1mm时: Y=3.1977×1+2.4036=5.6013V Δm=Y-5.70=-0.0987V yFS=10.69V δf=Δm/yFS×100%=0.923% 当x=3mm时: Y=3.1977×3+2.4036=12.00V Δm=Y-11.2=0.8V yFS=10.69V δf=Δm/yFS×100%=7.48% 表2-3 铝质被测体（圆柱体）
电涡流镀层测厚仪
电涡流镀层测厚仪 产品名称：OU3600涂镀层测厚仪 ?产地：中国销售：沧州欧谱 ?简介：OU3600涂层测厚仪是欧谱公司最新研发的新产品，是德国EPK/ 易高等同类产品的替代产品，与之前涂层测厚仪相比有以下主要优 点：测量速度快：测量速度比其它TT系列快6倍；精度高：本公司 产品简单校0后精度即可达到1-2%是目前市场上唯一能达到A级的 产品,功能、数据、操作、显示全部是中文。 ? 一、概述 沧州欧谱OU3600涂层测厚仪是欧谱公司最新研发的新产品，是一种小型便携式仪器，磁性测厚仪也称涂层 测厚仪、镀层测厚仪、涂镀层测厚仪。其性能稳定、测量准确、重现性好、经济耐用，符合国家标准GB/T4957， 多次通过国家技术监督部门的性能试验，获得计量器具制造许可证。 OU3600涂层测厚仪探头 ·测厚仪最容易损坏的部件是探头，本公司的OU3600涂层测厚仪对探头做了特殊的耐久性设计，具有防 磕碰、防水、探头线防折曲等防护功能。 OU3600涂层测厚仪探头线 ·由于涂镀层测厚仪使用频率很高，探头线成为易损件。一般国产仪器的探头用不多久就会出现故障，多 数问题出在探头线上。OU3600涂层测厚仪使用的探头线是在日本定做的。这种导线最初用于机器人，规定 可经受几百万次的曲折。实践证明，这种探头线很少有因频繁曲折而损坏的。 二、主要特点： 1. 零位稳定：所有涂层测厚仪测量前都要求校准零位，可以在随仪器的校零板或未涂覆的工件上校零。 仪器零位的稳定是保证测量准确的前提。一台好的测厚仪校零后，可以长时间保持零位不漂移，确保准确 测量。 2. 线性编辑：多数涂层测厚仪除了基础校零外，仪器本身没有线性编辑，使得测量重复性误差大，本仪器 出厂加入线性编辑增加测量精度与重复稳定性。 3. 温度补偿：涂覆层厚度的测量受温度影响非常大。同一工件在不同温度下测量会得出很大的误差。所以 好的测厚仪应该具备理想的温度补偿技术，以保证不同温度下的测量精度。 4. 独特的直流采样技术：使得测量重复性较传统交流技术有无可比拟的优越和提高。
位移电涡流传感器测量电路设计-)
位移电涡流传感器测量电路设计-)
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成绩评定： 传感器技术 课程设计 题目位移电涡流传感器测量电路设计
摘要 电涡流传感器由于具有对介质不敏感、非接触的特点,广泛应用于对金属的位移检测中。为扩大电涡流传感器的测量范围,采用恒频调幅式测量电路,引用指数运算电路作为非线性补偿环节。利用Matlab计算软件辅助设计了直径为60mm电涡流传感器探头,并结合测量电路进行实验。实验结果表明最大测量范围接近90mm,验证了该系统工作的稳定性,证明设计达到了预期效果。关键词:电涡流传感器;测量电路;大位移;线性化
目录 一、设计目的------------------------- 1 二、设计任务与要求--------------------- 1 2.1设计任务 ----------------------- 1 2.2设计要求 ----------------------- 1 三、设计步骤及原理分析 ----------------- 1 3.1设计方法 ----------------------- 1 3.2设计步骤 ----------------------- 2 3.3设计原理分析 -------------------- 6 四、课程设计小结与体会 ----------------- 6 五、参考文献-------------------------- 6
一、设计目的 1.了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。 2.了解电涡流传感器的前景及用途 二、设计任务与要求 2.1设计任务 扩大电涡流传感器的测量范围,采用恒频调幅式测量电路,引用指数运算电 路作为非线性补偿环节。验证了该系统工作的稳定性,证明设计达到了预期效果。 2.2设计要求 1. 工作在常温、常压、稳态、环境良好； 2. 设计传感器应用电路并画出电路图; 3. 应用范围：测量物体的位移。 三、设计步骤及原理分析 3.1设计方法 电涡流传感器具有体积小、非接触、对介质不敏感的特点,被广泛应用于对金属位移等的测量中。尽管用电涡流传感器非接触测量位移已经得到广泛的应用,但是测量位移的线性范围受到传感器线圈直径的限制,位移测量范围为线圈直径的1/3~1/5,大直径的传感器,其测量范围最大可以接近到直径的1/2。在许多领域希望能进一步扩大传感器的测量范围,以满足大位移的非接触测量。文中采用指数运算电路作为非线性补偿环节来改善传感器原有的传输特性,扩大传感器测量范围。 由电磁感应定律可知:闭合金属导体中的磁通发生变化时,就会在导体中产生闭合的感应电涡流,阻碍磁通量的变化。如图1所示,传感线圈由交流信号激励,在产生焦耳热的同时,又要产生磁滞损耗,它们造成交变磁场能量的损失,进而使传感器的等效阻抗Z发生变化。 影响阻抗Z的因素有被测导体的电导率、磁导率、线圈的激励频率f及传感器与被测导体间的位移x等,只要保证这些影响因素只有位移x变化,其他都保持