电涡流传感器的工作原理

ECT

-王素红------------------------------------------------------------利用电涡流传感器测量位移

l 电涡流传感器的工作原理

一块金属放置在一个扁平线圈附近，相互并不接触，如图l所示。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。也即引起线圈的等效阻抗发生变化，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。这就是电涡流传感器的工作原理。

电涡流传感器的最大特点是非接触测量，这是它引起广泛兴趣的主要原因，其优点是灵敏高、结构简单、抗干扰能力强、不受油污等介质的影响。

涡流传感器提离效应的ANSYS模拟*

任吉林，刁海波，唐继红，俞佳，宋凯

在涡流检测中，提离效应是指应用放置式线圈时，线圈与工件之间的距离变化引起线圈阻抗变化的现象。该提离效应对于涡流检测的不同应用场合，可能是干扰因素需要抑制(如导电材料的探伤或电导率测量)，可能是有用信息需要提取(如金属基体表面膜层厚度测量)

在涡流检测中，当有交流电通过放置式线圈时，会产生一个交变磁场，线圈接近金属试块时，由于交变磁场的作用会在金属试块上感生出涡流，此涡流也产生一个与原来磁场相反的交变磁场，两个交变磁场相互叠加，便决定了探头线圈的阻抗。当金属板电导率，形状，有无缺陷或提离间隙等外界条件发生变化时，涡流及涡流产生的反磁场也将发生变化，从而线圈的阻抗也随之发生变化。通过探头线圈阻抗变化的测量便可以推断试件影响因素的变化(如电导率，缺陷，膜层厚度等)。

提离效应随着磁场强度变化的不同也有所不同，当磁场强度变化大时，线圈阻抗的变化率也会随之增大。提离效应表现的也很明显。

对于非铁磁性金属板，随着提离间隙的增大，线圈阻抗增大，反映到电阻和电抗上分

别为：电阻随着提离的增大而减小，电抗随着提离的增大而增大。对于不同电导率的金属，阻抗随提离变化的反映也有所不同，在相同提离变化下，随着金属板电导率的增加，金属板上感生出的涡流变大，涡流产生的反磁场也变大，对阻抗的最终影响是使得阻抗的变化量增大。无论金属板电导率怎么变化，提离的最终结果都是使阻抗值趋于线圈的空载值。对于空芯和带有磁芯的线圈来说，在相同的外界条件和施加载荷下，阻抗变化规律一致，只是阻抗的变化量有所不同。通过实际实验的数据可以看出，实验中测量得到的电阻和电抗的值与ANSYS理论分析值相吻合，检测线圈阻抗的变化规律也与ANSYS理论分析规律相符。利用ANSYS分析软件模拟涡流检测中的提离效应问题是方便可行的，且仿真得出的数据准确可信，为涡流检测的应用提供了有意义

新型电涡流测厚测量在胶片厚度系统中的应用

陈才旷，李文庆

由于各种测量方式本身的原理以及生产过程中的设备和环境的实际情况，使其又具有各自的优缺点，在各自的使用方面有着不同的局限性。其中：

(1)射线测量方式：具有精度较高，可对单位重量直接进行测量等特点，所以，国外也称该测量方式为基重测量，但该测量方式最大的问题是安全与环保问题，随着人们环保意识的提高，对于采用射线方式已经逐渐退出历史舞台，特别是老设备上该测量方式的退役、更换，对射源的处理、安全防护要求更高。

(2)激光测量方式：激光测量采用的是CCD激光位移传感器，对被测物位置进行测量，该测量方式精度高、速度快，但对现场使用条件要求高，特别是焦烟、温度的影响，以及测量要

求的基准面精度要求(需要一个固定基准面，而辊筒本身的径向跳动、光洁度等因素，使设备无法为它们提供一个固定的基准面，从而影响厚度的测量)，所以，激光测量方式在在线测量使用上效果受到很大影响，而在离线测量方式下，该测量具有广泛使用价值。

(3)压缩空气测量方式：该技术是近几年国外新开发并引进国内市场，该测量方式具有精度高、测量安全，符合现代生产技术使用要求，但目前该设备市场售价高，系统修复成本昂贵，在薄胶片、气密层等小型测量设备方面，推广性较差。

涡流测厚传感器及数字测量系统的设计

张莉萍

涡流测厚不仪具有快速、准确和无接触等优点，可以测量多层厚度和复合材料

电涡流式钢板在线测厚系统设计!

程松波!郭顺生!李嘉宁

目前国内的钢铁和有色金属行业多采用非接触式的测厚系统如射线式"电容式"等等%其中射线测厚系统有一定的应用"但其存在着射线管的老化和易损问题"高压发生器的准确度和稳定性以及整套设备造价过于昂贵等&而电容式测厚系统则受引线电容$寄生电容的干扰较大"不易消除

建立在电涡流效应原理上的测量技术"具有结构简单"频率响应带宽"灵敏度高"线性范围大"体积小等优点%在冷轧钢板生产过程中"采用高频反射式涡流传感器对钢板厚度作测量"应用前景广泛

检测原理：涡流效应等效电路

回路方程

基于电涡流传感器的电机铁心叠厚控制

黄越雯，黄进，陈理渊

电涡流传感器是利用电涡流效应，将一些非电量转换为阻抗的变化，从而进行非电量测量。厚度的测量并没有确定的方法。

电涡流传感器是利用电涡流效应，将一些非电量转换为阻抗的变化，从而进行非电量测量。如图1所示，将一块金属导体放置在一个线圈邻近，当线圈中通以高频正弦交变电流，，时，线圈周围空间就产生交变磁场H，，处于此交变磁场中的金属导体就产生电涡流，：，，：将产生交变磁场巩，％的方向与Ⅳ。方向相反，由于磁场必的反作用使通电线圈中电流大小和相位都发生变化，也即线圈的有效阻抗变化‘1|。

⏹含义1.测量金属基体上绝缘层厚度，利用提离效应(在涡流检测中，探头晃动引起

的信号变化叠加在缺陷信号中，阻碍对缺陷的正确判断与识别，这种干扰称为提离干扰，又称为提离效应)，金属基体厚度>3倍渗透深度

⏹含义2.检测金属片厚度，利用厚度效应（线圈的视在阻抗要随金属薄板厚度的不同

而发生相应的变化），测量范围<3倍渗透深度

⏹选择较高频率，抑制金属电导率的影响