* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *  6.3  电涡流式传感器   由法拉第电磁感应原理可知：一个块状金属导    体置于变化的磁场中或在磁场中作用切割磁力    线运动时，导体内部会产生一圈圈闭和的电流，    这种电流叫电涡流，这种现象叫做电涡流效应。   根据电涡流效应制作的传感器称电涡流传感器;  电涡流传感器能够对被测量进行非接触测量;  形成电涡流必须具备两个条件：   ① 存在交变磁场    ② 导电体处于交变磁场中  第6章  电感式传感器 6. 3  电涡流式传感器 max.book118.com  工作原理  把一个扁平线圈置于金属导体附近，当线圈中通以交变电流I1时，线圈周围空间产生交变磁场H1，当金属导体靠近交变磁场中时，导体内部就会产生涡流I2，这个涡流同样产生反抗H1的交变磁场H2 。 第6章  电感式传感器 4. 3  电涡流式传感 max.book118.com 等效电路分析   根据涡流的分布，可以把涡流所在范围近似看成一个单匝短路次级线圈。当线圈靠近金属导体时，次级线圈通过互感 M 对初级作用。 第4章? 电感式传感器 等效电路的两个回路方程（基尔霍夫第二定律）： 4. 3  电涡流式传感器 max.book118.com 等效电路分析 等效电感为： 第4章? 电感式传感器 解方程得到传感器的等效阻抗 等效电阻为： 4. 3  电涡流式传感器 max.book118.com 等效电路分析 结论：  凡是能引起 R2、L2 、 M变化 的物理量均可以引起传  感器线圈R1 、 L1的变化。  第4章? 电感式传感器 R2 L2 M  L1  R1 X ω μ ρ d 6. 3  电涡流式传感器 max.book118.com 等效电路分析 结论： 被测体（金属）的电阻率ρ、导磁率μ、厚度d、   线圈与被测体间的距离X、激励线圈的角频率ω等都通过涡流效应和磁效应与线圈阻抗Z发生关系。      ρ 、μ、d、X、ω的变化使R1、L1发生变化，   若控制某些参数不变，只改变其中一个参数，   可使阻抗 Z 成为这个参数的单值函数。 第6章  电感式传感器    等效阻抗与这些参数有函数关系：  6. 3  电涡流式传感器 max.book118.com 涡流的分布和强度  涡流的分布：  因为金属存在趋肤效应，电涡流只存在于金属导体的表面薄层内,存在一个涡流区，实际上涡流的分布是不均匀的。涡流区内各处的涡流密度不同，存在径向分布和轴向分布。 第6章  电感式传感器 金属 扁平线圈 涡流区 r/ros 1 h ros j 6. 3  电涡流式传感器 max.book118.com 涡流的分布和强度  径向分布：   涡流范围与涡流线圈外径有一固定比例关系，   线圈外径确定后涡流范围也就确定了。  线圈外径处，r = ros  金属涡流密度最大；  线圈中心处，r = 0   涡流密度为零(j=0)；  r   0.4ros处（以内）基本没有涡流；  r = 1.8ros线圈外径处涡流密度衰减到最大值的5%。   涡流密度最大值在线圈外径附近一个狭窄区域内 第6章  电感式传感器 6. 3  电涡流式传感器 max.book118.com 涡流的分布和强度 第6章  电感式传感器  轴向分布：   由于趋肤效应涡流只在表面薄层存在，沿磁场H方向（轴向）也是分布不均匀的。 jz jo/e h z jo h --- 趋肤深度     --- 金属表面涡流密度  距离金属表面Z处涡流按指数规律衰减： 6. 3  电涡流式传感器 max.book118.com 涡流的分布和强度  强度：当线圈与被测体距离改变时，电涡流密度   发生变化强度也要变化。金属导体表面的电涡流强   度I2 与距离X是非线性关系，随 x/r上升而下降。 第6章  电感式传感器 I2只有在x/r  1才能有较好线性和灵敏度。 X/ros I2/I1 1.0 1     2     3     4 6. 3  电涡流式传感器 max.book118.com 测量电路 第6章  电感式传感器 ①调幅式 L为电涡流线圈 L～x → U～ x 6. 3  电涡流式传感器 max.book118.com 测量电路 第6章  电感式传感器 ②调频式 调频法是以LC振谐回路的频率作为输出量，直 用频率计测量；或通过测量LC回路等效电感L， 间接测量频率变化量。 6. 3  电涡流式传感器 max.book118.com 电涡流传感器的应用   电涡流传感器目前主要应用于测位移、振动、    转速、测厚度、测材料、测温度、电涡流探伤。  特点：做非接触式测量。 应用 （1）测厚 ：低频透射式涡流厚度传感器             高频反射式涡流厚度传感器 （2）测转速  （3）测振动  （4）电涡流探伤  第6章  电感式传感器 6. 3  电涡流式传感器 max.book118.com 电涡流传感器的应用 电涡流传感器 第6章  电感式传感器 6. 3  电涡流式传感器 max.book118.com 电涡流传感器的应用  低频透射式涡流厚度传感器  第6章  电感式传感器 6. 3  电涡流式传感器 max.book118.com 电涡流传感器的应用  高频反射式涡流厚度传感器  第6章  电感式传感器 6. 3  电涡流式传感器 max.book118.com 电涡流传感器的应用  电涡流金属板、带材厚度测量 第6章  电感式传感器 6. 3  电涡流式传感器 max.book118.com 电涡流传感器的应用  涡流非导电材料厚度测量  涡流轴心轨迹测量 第6章  电感式传感器 6. 3  电涡流式传感 max.book118.com 电涡流传感器的应用  涡流转速测量  涡流振动测量 第6章  电感式传感器 6. 3  电涡流式传感 max.book118.com 电涡流传感器的应用 第6章  电感式传感器  本章要点：  变磁阻式传感器（自感式）工作原理、测   量电路（转换电路）；  差动变压器式传感器（互感式）工作原理、    等效电路及测量电路；   零点残余电压的影响和补偿；  电涡流传感器的工作原理及应用. 第6章  电感式传感器  本章要点：  差动变压器做位移测量可得到比例于机械位移的交   流电压；  关于磁场、磁通、磁性体；  差动变压器的应用例—差压传感器、位移传感器、    流量传感器；  电涡流传感器:交流线圈接近金属物体时，金属物    上产生“涡流”，线圈越近，涡流越大；  电涡流传感器的应用—薄膜厚度测量、金属表面探   伤、工件间距离测定、钢水液面测量。 第6章  电感式传感器 * * * * * * * * * * 6.1 变磁阻式电感传感器  6.2 差动变压器式电感传感器 6.3 电涡流式传感器    第6章 电感式传感器 概述  电感式传感器是一种机电转换装置， 特别是在自动控制设备中广泛应用。 电感式传感器利用电磁感应定律将被测 非电量（如位移、压力、流量、振动） 转换为电感或互感的变化。  按传感器结构可分为：       自感式      互感式     
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