电涡流传感器.ppt

第一页，共三十七页，2022年，8月28日 2008-10-3 * 退出 电涡流的应用 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。 第二页，共三十七页，2022年，8月28日 2008-10-3 * 退出 第一节 电涡流传感器工作原理 电涡流效应演示 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。 线圈置于金属导体附近： 线圈中通以高频信号 i1 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 第三页，共三十七页，2022年，8月28日 2008-10-3 * 退出 i→Φi→ie →Φe→原线圈L变化 当传感器与被测导体靠近时，传感器的等效阻抗Z将发生变化，Z可表示为： 可用函数式表示如下 Z=R+jωL=f（i1、f、?、?、r、x） 检测深度与激励源频率有无关系？ 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？ 第四页，共三十七页，2022年，8月28日 2008-10-3 * 退出 集肤效应 集肤效应与激励源频率f、工件的电导率?、磁导率?等有关。频率f越高，电涡流的渗透的深度就越浅，集肤效应越严重。 电涡流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）。 第五页，共三十七页，2022年，8月28日 2008-10-3 * 退出 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，这样就成为非接触地测量位移的传感器。 多种用途：如果控制x、i1、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?有关的材料型号、表面硬度等参数。 第六页，共三十七页，2022年，8月28日 2008-10-3 * 主要由一个安置在框架上的扁平圆形线圈构成。此线圈可以粘贴于框架上，或在框架上开一条槽沟，将导线绕在槽内。下图为CZF1型涡流传感器的结构原理，它采取将导线绕在聚四氟乙烯框架窄槽内，形成线圈的结构方式。 1 2 3 4 5 6 1 线圈 2 框架 3 衬套 4 支架 5 电缆 6 插头 第二节 电涡流传感器结构及特性 第七页，共三十七页，2022年，8月28日 2008-10-3 * 退出 CZF-1系列传感器的性能 探头的直径与测量范围及分辨力之间有何关系？ 第八页，共三十七页，2022年，8月28日 2008-10-3 * 退出 大直径电涡流探雷器 电涡流探头外形 第九页，共三十七页，2022年，8月28日 2008-10-3 * 退出 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，引起电涡流线圈端电压的衰减，再经高放、检波、低放电路，最终输出的直流电压Uo反映了金属体对电涡流线圈的影响。 调幅式测量电路原理框图 晶体振荡器 L C 输出 放大 检波 滤波 R 第十页，共三十七页，2022年，8月28日 2008-10-3 * 退出 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，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 。 第十一页，共三十七页，2022年，8月28日 2008-10-3 * 退出 鉴频器特性 使用鉴频器可以将?f 转换为电压?Uo 鉴频器的输出电压与输入频率成正比 第十二页，共三十七页，2022年，8月28日 2008-10-3 * 退出 第四节 电涡流传感器的