传感器课件4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。
电涡流式传感器
由上式可知涡流穿透深度h与激励电流频率ƒ有关，所以涡流传 高频反射式或低频透射式 感器根据激励频率高低，可以分为高频反射式 低频透射式 高频反射式 低频透射式两 大类。
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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
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8.3.1 电涡流式传感器的工作原理
1. 基本原理 2．等效电路 3. 测量电路
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1. 基本原理
线圈置于金属导体附近： 线圈中通以高频信号 is 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 反作用于线圈 ,改变了电感
电感变化程度取于线圈L的外形尺寸，线圈L至金属板之间的距离， 金属板材料的电阻率和磁导率 以及is的频率等 。
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3．厚度测量
电涡流式厚度计的测量原理图
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4．转速测量
f N = × 60 n
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f——频率值(Hz)； n——旋转体的槽(齿)数； N——被测轴的转速(r／min)。
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5. 涡流探伤
可以用来检查金属的表面裂纹、 可以用来检查金属的表面裂纹、热处理裂纹以 及用于焊接部位的探伤等。 及用于焊接部位的探伤等。 综合参数(x, ρ, µ)的变化将引起传感器参数的 综合参数 的变化将引起传感器参数的 变化， 变化，通过测量传感器参数的变化即可达到探 伤的目的。 伤的目的。 在探伤时导体与线圈之间是有着相对运动速度 的，在测量线圈上就会产生调制频率信号
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
电涡流传感器在旋转机械故障诊断中的应用PPT课件
05 电涡流传感器在旋转机械 故障诊断中的优势与挑战
电涡流传感器的优势
高灵敏度与分辨率
能够检测微小的变化，对故障的早期预警非 常有效。
抗干扰能力强
可在恶劣环境下工作，不易受电磁噪声等干 扰的影响。
非接触式检测
无需接触被测表面，减少了对机械结构的干 扰。
实时监测与远程监控
能够实时传输数据，便于远程监控和诊断。
故障诊断是保障旋转机械稳定运 行的关键环节，对于预防事故和
提高生产效率具有重要意义。
电涡流传感器作为一种非接触式 检测方法，在旋转机械故障诊断 中具有独特的优势和应用潜力。
研究目的和意义
针对旋转机械故障诊断的需求， 研究电涡流传感器的应用技术 和方法。
探讨电涡流传感器在旋转机械 故障诊断中的优势、局限性和 适用范围。
电涡流传感器的优点
非接触测量
电涡流传感器能够非接触地测量 金属目标的物理参数，避免了直 接接触可能带来的磨损和污染问
题。
测量范围广
电涡流传感器能够测量多种金属材 料的物理参数，并且测量范围较广， 能够满足不同应用的需求。
响应速度快
电涡流传感器的响应速度很快，能 够实时监测金属目标的状态变化。
电涡流传感器的局限性
障。
油液分析法
通过对润滑油或工作液的理化 性质和污染程度进行分析，判
断设备的磨损情况。
温度分析法
通过测量设备运行中的温度， 判断其是否处于正常状态。
旋转机械故障诊断技术的发展趋势
智能化
利用人工智能和机器学习技术 进行故障诊断，提高诊断准确
性和效率。
多学科融合
将多种学科技术融合在一起， 形成更为全面和准确的诊断方 法。
齿轮故障
4电涡流传感器详解
第四章
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。
2018/10/11 1
第一节
电涡流传感器工作原理
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 线圈的电流 i1 增 大。 2
电涡流效应演示
2018/10/11
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
2018/10/11
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）。
如果控制上式中的 i1、 f 、 、 、 r不变，电 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？
2018/10/11 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。
2018/10/11 29
位移传感器的分类
2018/10/11
30
偏心和振动检测
2018/10/11
31
通过测量间隙来测量径向跳动
2018/10/11
32
测量弯曲、波动、变形
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。
2018/10/11 1
第一节
电涡流传感器工作原理
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 线圈的电流 i1 增 大。 2
电涡流效应演示
2018/10/11
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
2018/10/11
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）。
如果控制上式中的 i1、 f 、 、 、 r不变，电 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？
2018/10/11 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。
2018/10/11 29
位移传感器的分类
2018/10/11
30
偏心和振动检测
2018/10/11
31
通过测量间隙来测量径向跳动
2018/10/11
32
测量弯曲、波动、变形
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
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5
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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
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-15+80
CZF1-3000 3000
15ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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-15+80
CZF1-5000 5000
28
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-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
电涡流传感器应用ppt课件.ppt
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。
2024/11/22
12
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
测量金属薄膜、板材厚度电涡流测厚仪
2024/11/22
测量冷轧板厚度
台式电涡流探伤仪
2024/11/22
37
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
花瓣阻抗图
2024/11/22
38
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。
2024/11/22
3
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
V系列电涡流位移传感器外形（参考浙江洞头开关厂资料）
1—量程为10mm 2—量程为16mm 3—量程为20mm
2024/11/22
18
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
二、振动测量
用电涡 流探头、 调幅法测 量简谐振 动时，探 头的输出 波形。
2024/11/22
偏心和振动检测
2024/11/22
10
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
通过测量间隙来测量径向跳动
对桥梁、丝杆等机械结构的振动 测量，须使用多个传感器。
2024/11/22
12
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
测量金属薄膜、板材厚度电涡流测厚仪
2024/11/22
测量冷轧板厚度
台式电涡流探伤仪
2024/11/22
37
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
花瓣阻抗图
2024/11/22
38
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。
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3
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
V系列电涡流位移传感器外形（参考浙江洞头开关厂资料）
1—量程为10mm 2—量程为16mm 3—量程为20mm
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篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
二、振动测量
用电涡 流探头、 调幅法测 量简谐振 动时，探 头的输出 波形。
2024/11/22
偏心和振动检测
2024/11/22
10
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
通过测量间隙来测量径向跳动
传感器6(2)电涡流式
目前这种传感器已广泛用来测量位移振动厚度转速温度硬度等参数以及用于无损探伤电涡流式传感器的组成框图速度硬度探伤等应力浓度流量位移振动厚度非电量传感器线圈测量电路确定关系阻抗电感品质因数涡流
6.3电涡流式传感器
电涡流式传感器是利用电涡流效应进行工作的。由于结 构简单、灵敏度高、频响范围宽、不受油污等介质的影 响，并能进行非接触测量，适用范围广。目前，这种传 感器已广泛用来测量位移、振动、厚度、转速、温度、 硬度等参数，以及用于无损探伤领域。 电涡流式传感器的组成框图
2M 2 L L1 L2 2 R2 (L2 ) 2 L Q R
等效电感为： 等效Q值为：
电涡流式传感器
由于涡流的影响，线圈阻抗的实数部分增大，虚数部分减 小，因此线圈的品质因数Q下降。阻抗变为Z，常称其 变化部分为“反射阻抗”。
式中 Q0 L1 / R1 ——无涡流影响时线圈的Q值； 2 Z 2 R2 2 L2 ——短路环的阻抗。 2 Q值的下降是由于涡流损耗所引起，并与金属材料的导电性和 距离直接有关。当金属导体是磁性材料时，影响Q值的还有 磁滞损耗与磁性材料对等效电感的作用。在这种情况下，线 圈与磁性材料所构成磁路的等效磁导率的变化将影响L。
Z1 L1 // C1, Z 2 L2 // C2
电涡流式传感器
2.谐振式测量电路 谐振电路是将传感线圈的电感L与固定电容 C组成一个并联 谐振电路。
谐振电路有二种类型：调幅式与调频式。 输出电压的频率f始终恒定， 称为定频调幅式。 由振荡器产生的频率为f的电压加到 L、C回路和串联电阻R的电路两端， 当被测体靠近并联谐振电路时，电 涡流的能量损失发生变化，从而使 L、C回路的等效阻抗发生变化，因此引起输出电压 变化。
6.3电涡流式传感器
电涡流式传感器是利用电涡流效应进行工作的。由于结 构简单、灵敏度高、频响范围宽、不受油污等介质的影 响，并能进行非接触测量，适用范围广。目前，这种传 感器已广泛用来测量位移、振动、厚度、转速、温度、 硬度等参数，以及用于无损探伤领域。 电涡流式传感器的组成框图
2M 2 L L1 L2 2 R2 (L2 ) 2 L Q R
等效电感为： 等效Q值为：
电涡流式传感器
由于涡流的影响，线圈阻抗的实数部分增大，虚数部分减 小，因此线圈的品质因数Q下降。阻抗变为Z，常称其 变化部分为“反射阻抗”。
式中 Q0 L1 / R1 ——无涡流影响时线圈的Q值； 2 Z 2 R2 2 L2 ——短路环的阻抗。 2 Q值的下降是由于涡流损耗所引起，并与金属材料的导电性和 距离直接有关。当金属导体是磁性材料时，影响Q值的还有 磁滞损耗与磁性材料对等效电感的作用。在这种情况下，线 圈与磁性材料所构成磁路的等效磁导率的变化将影响L。
Z1 L1 // C1, Z 2 L2 // C2
电涡流式传感器
2.谐振式测量电路 谐振电路是将传感线圈的电感L与固定电容 C组成一个并联 谐振电路。
谐振电路有二种类型：调幅式与调频式。 输出电压的频率f始终恒定， 称为定频调幅式。 由振荡器产生的频率为f的电压加到 L、C回路和串联电阻R的电路两端， 当被测体靠近并联谐振电路时，电 涡流的能量损失发生变化，从而使 L、C回路的等效阻抗发生变化，因此引起输出电压 变化。
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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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
集肤效应
电涡流传感器工作原理:当高频 （100kHz～2MHz）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， 被测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，这称为集肤效应。
位移传感器的分类
24.11.2020
24
偏心和 振动检测
24.11.2020
25
通过测量间隙来测量径向跳动
24.11.2020
26
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。
24.11.2020
27
测量金属薄膜、板材厚度电涡流测厚仪
导向辊的材料可以用 金属制作吗？
有何关系？
大直径电涡流探雷器
24.11.2020
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~2MHz）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 圈两端电压的衰减，输出电压Uo反映了金属体 对电涡流线圈的距离。
部分常用材料对振荡器振幅的衰减系数
齐平式传感器安装时可以不高出安装 面，不易被损害。
V系列电涡流位移传感器外形（参考浙江洞头开关厂资料）
24.11.2020
齐平式
22
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、温度补补偿等措施。
第四章 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。
第一节 电涡流传感器工作原理
电涡流效应演示
24.11.2020
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，流 过电涡流线圈 的电流 i1 增大。
500kHz，f 为多少？输 出电压Uo为多少伏？
24.11.2020
17
第四节 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量的 电子器件。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 变化或振荡频率的变化，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，工作时不受灰尘等因素的影响， 可在各种恶劣条件下使用。
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 。
（1pF＝10－12F）
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
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
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
位移测量仪
位移测量包含：
偏心、间隙、位 置、倾斜、弯曲、变 形、移动、圆度、冲 击、偏心率、冲程、 宽度等。
来自不同应用领 域的许多量都可归结 为位移或间隙变化。
数显位移测量仪及探头
4~20mA电涡流位移传感器外形
（参考德国图尔克公司资料）
24.11.2020
20
齐平式电涡流位移传感器外形（参考德国图尔克公司资料）
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f、、、r不变，
电涡流线圈的阻抗Z就成为间距x的单值函数，这样就 成为非接触位移传感器。
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？
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。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 。
其他用途：如果控制x、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磁性材料型号、表面硬
度等参数。
电磁炉内部的励磁线圈
电磁炉的工作原理
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， 使锅底发热， 烧开锅 内 食 物。
电涡流位移传感器的距离 与输出电压特性曲线
1、2、3 的量程和线性范围各为多少mm？
二、振动测量
用电涡 流探头、 调幅法测 量简谐振 动时，探 头的输出 波形。
调频法测量振动的波形
24.11.2020
35
振动测量
测量悬臂梁的 振幅及频率
24.11.2020
汽轮机叶片测试
36
电涡流探头接到图4-4所示的调幅测量
频率f越高，电涡流的渗透的深度就越 浅，集肤效应越严重。
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（f、、、r、x）
式中的r为表面因子。
检测深度与激励源频率有何关系？
如果控制上式中的f、、、r不变，电涡流
线圈的阻抗Z就成为哪个变量的单值函数？属于 接触式测量还是非接触式测量？
测量冷轧板厚度
测量尺寸、公差 及零件识别
24.11.2020
通过测量间隙来测定 热膨胀引起的上下平移
29
测量封口机工作间隙
间隙越大， 电涡流越小
24.11.2020
30
测量注塑机开合模的间隙
间距
24.11.2020
31
位移的标定方法
使用千分尺，逐一对照测量电路的输 出电压及数显表读数，列出对照表，存入 计算机，从而达到线性化的目的。
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
集肤效应
电涡流传感器工作原理:当高频 （100kHz～2MHz）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， 被测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，这称为集肤效应。
位移传感器的分类
24.11.2020
24
偏心和 振动检测
24.11.2020
25
通过测量间隙来测量径向跳动
24.11.2020
26
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。
24.11.2020
27
测量金属薄膜、板材厚度电涡流测厚仪
导向辊的材料可以用 金属制作吗？
有何关系？
大直径电涡流探雷器
24.11.2020
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~2MHz）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 圈两端电压的衰减，输出电压Uo反映了金属体 对电涡流线圈的距离。
部分常用材料对振荡器振幅的衰减系数
齐平式传感器安装时可以不高出安装 面，不易被损害。
V系列电涡流位移传感器外形（参考浙江洞头开关厂资料）
24.11.2020
齐平式
22
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、温度补补偿等措施。
第四章 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。
第一节 电涡流传感器工作原理
电涡流效应演示
24.11.2020
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，流 过电涡流线圈 的电流 i1 增大。
500kHz，f 为多少？输 出电压Uo为多少伏？
24.11.2020
17
第四节 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量的 电子器件。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 变化或振荡频率的变化，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，工作时不受灰尘等因素的影响， 可在各种恶劣条件下使用。
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 。
（1pF＝10－12F）
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
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
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
位移测量仪
位移测量包含：
偏心、间隙、位 置、倾斜、弯曲、变 形、移动、圆度、冲 击、偏心率、冲程、 宽度等。
来自不同应用领 域的许多量都可归结 为位移或间隙变化。
数显位移测量仪及探头
4~20mA电涡流位移传感器外形
（参考德国图尔克公司资料）
24.11.2020
20
齐平式电涡流位移传感器外形（参考德国图尔克公司资料）
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f、、、r不变，
电涡流线圈的阻抗Z就成为间距x的单值函数，这样就 成为非接触位移传感器。
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？
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。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 。
其他用途：如果控制x、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磁性材料型号、表面硬
度等参数。
电磁炉内部的励磁线圈
电磁炉的工作原理
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， 使锅底发热， 烧开锅 内 食 物。
电涡流位移传感器的距离 与输出电压特性曲线
1、2、3 的量程和线性范围各为多少mm？
二、振动测量
用电涡 流探头、 调幅法测 量简谐振 动时，探 头的输出 波形。
调频法测量振动的波形
24.11.2020
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振动测量
测量悬臂梁的 振幅及频率
24.11.2020
汽轮机叶片测试
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电涡流探头接到图4-4所示的调幅测量
频率f越高，电涡流的渗透的深度就越 浅，集肤效应越严重。
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（f、、、r、x）
式中的r为表面因子。
检测深度与激励源频率有何关系？
如果控制上式中的f、、、r不变，电涡流
线圈的阻抗Z就成为哪个变量的单值函数？属于 接触式测量还是非接触式测量？
测量冷轧板厚度
测量尺寸、公差 及零件识别
24.11.2020
通过测量间隙来测定 热膨胀引起的上下平移
29
测量封口机工作间隙
间隙越大， 电涡流越小
24.11.2020
30
测量注塑机开合模的间隙
间距
24.11.2020
31
位移的标定方法
使用千分尺，逐一对照测量电路的输 出电压及数显表读数，列出对照表，存入 计算机，从而达到线性化的目的。