涡流式传感器

图示是一种调频电路原理 图。传感器线圈接在LC振荡器
中作为电感使用。这里是电感
三点式振荡器，L与C构成谐振 回路，������1 是偏置电阻，������1 完成 正反馈。当传感器线圈与金属 导体距离改变时，电感发生变 化，从而改变了振荡器的频率。 该频率信号由电阻������2 上输出， 可以用频率计直接读出。
等效电路
根据基尔霍夫定律得：
������1 ������1 + j������������1 ������1 − j������������������2 = ������ ������2 ������2 + j������������2 ������2 − j������������������1 = 0
《传感器与检测技术》
金属导体置于变化着的磁场中，导体内就会 产生感应电流，称之为电涡流或涡流。这种现象 称为涡流效应。涡流式传感器就是在这种涡流效
应基础上建立起来的。
目录
线圈置于金属导体附近：
线圈中通以交变电流 I1
I 1产生正弦交变磁场 H1
金属导体内就会产生涡流I2 涡流I2产生反向电磁场H2 抵消部分原磁场 ,导致线圈的电感 、阻抗和 品质因数变化
2M 2 2 R2 2 L2 2 2M 2 2 R2 2 L2 2
由上可知，当被测参数变化，既能引起线圈阻抗Z变化，也能引 起线圈电感L和线圈品质因数Q值变化。
故可根据参数的变化量的大小与导体的电阻率ρ、磁导率μ和线 圈与导体的距离x以及线圈激励电流的角频率，通过涡流效应和磁效 应与线圈阻抗发生联系。或者说，线圈组抗是这些参数的函数，可写 成：
Z = f（ρ、μ、x、r、ω）
故若能控制其中大部分参数恒定不变，只改变其中一个参数，这ห้องสมุดไป่ตู้样阻抗就能成为这个参数的单值函数。例如被测材料的情况不变，激 励电流的角频率不变，则阻抗Z就成为距离x的单值函数。便可制成涡 流位移传感器。
由涡流式传感器的工作原理可知，被测量数变化可以转换成传感器线
圈的品质因数Q，等效阻抗Z等效电感 L的变化。转换电路的任务是把这些
2.谐振调幅电路
调幅式测量电路原理框 图由图中可以看出LC谐振回 路由一个频率及幅值稳定的 石英晶体振荡器提供一个高 频信号激励谐振回路。LC回 路的输出电压为式中，i0 0为 高频激励电流；Z为LC回路的 阻抗。可以看出，LC回路的 阻抗Z越大，回路的输出电 压越大。
谐振调幅电路特性：
3.谐振调频电路
解此方程组，得传感器工作时的等效阻抗Z为:
2M 2 2M 2 Z . R1 R2 2 j L1 L2 2 2 2 2 2 R L R L2 2 2 2 I U
等效电阻R 等效电感L
.
线圈的品质因数Q为:
L2 1 L1 L L1 Q R2 R R1 1 R1
4.利用变换量x、p、u等的综合影响，可以做成探伤装置。 目录
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
轨迹仪
涡流式传感器还可以用来描述转轴轴心运动轨迹，其原理结构 如图所示。它是由两个传感器A和B组成，指示装置可以是用来观察 现象的示波器，也可以是用来描绘轨迹的X-Y记录仪
参数转换为电压或电流输出。总体来说，利用Q值的转换电路使用较少， 这里不作讨论。利用Z的转换电路一般用桥路，它属于调幅电路。利用L
的转换电路一般用谐振电路，根据输出是电压幅值还是电压频率，谐振
电路又分为调幅和调频两种。
目录
1.电桥
电源u由振荡器供
给，振荡频率根据涡 流式传感器的需求选 择。电桥将反应线圈 阻抗的变化，把线圈 阻抗变化转换成电压 幅值得变化。
特点： 结构简单易于进行非接触的连续测量，灵敏度较高，适用性 强。 应用： 1.利用位移作为变换量，可以做成测量位移、厚度、振幅、振摆、转 速等传感器，也可以做成接近开关、计算器等。
2.利用材料电阻率p作为变换量，可以做成测量温度、材料判别等传感 器。
3.利用磁导率u作为变换量，可以做成测量应力、硬度等传感器。