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1、传感器技术及应用 机械08,20102011第二学期 2011年3月,3.5 电涡流式传感器,工作原理：利用电涡流效应进行工作。 优点：结构简单、灵敏度高、频响范围宽、不受油污等介质的影响，能进行非接触测量。 应用：位移、振动、厚度、转速、温度、硬度等参数测量，无损探伤。,3.5.1 工作原理,通以交变电流 i1 的传感器线圈，其周围产生一个交变磁场H1。 使该磁场范围内的被测导体内产生电涡流 i2 i2将产生一个新磁场H2,H2与H1方向相反，力图削弱原磁场H1,从而导致线圈的电感L 、阻抗 Z 和品质因数 Q 发生变化。,等效电路分析,解之得：,列电压平衡方程：,等效阻抗Z 受涡电流影响后
2、线圈的阻抗Z,由于涡电流影响，线圈阻抗实部增大，虚部减小，变化部分称为“反射阻抗”。与互感系数M的平方成正比。,其中被测导体短路环的阻抗：,受涡电流影响，Q下降,线圈的品质因数Q,线圈的等效电感L,单一材料,导体 几何形状（S，A） 材质：，,线圈电感L 线圈阻抗Z 线圈品质因数Q,电流的频率,“线圈-金属导体”耦合,两者间距离 x,互感系数M， 磁路Rm,线圈的几何参数W，S，l,参数之间的关系,导体 几何形状（S，A） 材质：，,线圈电感L 线圈阻抗Z 品质因数Q,测距 探伤 材质检测 测厚,距离 x,被测量,测量原理：控制其中某一个参数改变，余者皆不变，就能构成测量该参数的传感器,电桥电
3、路 谐振电路 Q值测试电路,3.5.2 电涡流传感器结构类型,1、反射式,对被测体的要求 电导率高 磁导率低,2、透射式,组成：发射线圈L1，接收线圈L2 金属板材工件厚h 低频激励电压U1，频率f 利用感应电压U2测量板厚h,若两线圈间无金属导体，L1的磁场能直接贯穿L2.感应电压U2最大。,电涡流贯穿深度,测量厚板时，采用低频激励（1kHz左右） 贯穿深度t较大，线性好,薄板测量时，宜采用较高频率激励 贯穿深度t较小，曲线斜率较大，灵敏度高,3.5.3 测量电路,LRC电路,电抗X 阻抗Z 谐振X=0,i,3.5.3 测量电路,定频调幅电路 无工件时处于谐振，U0 接近工件时，回路失谐,传感器接入振荡器,无工件时，处于最佳Q值 测量时，L变化，谐振频率变化，品质因数Q降低,输出电压变频调幅 输出频率变频电路,3.5.4 涡电流式传感器的应用,1、测位移,2、侧厚度,3、测温度 工作原理：被测导体的电阻率随温度变化。,电涡流传感器产品,大量电涡流程传感器 直径50mm、60mm电涡流， 量程可达25mm、50mm,一体化电涡流位移传感器,直径8mm 、11mm 前置器内置， 应用于径向振动、轴向位移、转速和偏心测量,传感器探头与前置器的连接,作业,3-1 3-6 3-7,