《现代检测技术》课件第6章.ppt

1、一、工作原理一、工作原理二、电涡流的形成范围二、电涡流的形成范围三、测量电路三、测量电路四、电涡流式传感器的特点及应用四、电涡流式传感器的特点及应用n成块的金属置于变化着的磁场中或者在磁场中运动时，金属体内都要产生感应电动势形成电流，这种电流在金属体内是自己闭合的，称为电涡流。电涡流式传感器就是在这种电涡流效应的基础上建立起来的。图6-1 电涡流式传感器基本原理图 传感器工作时的等效阻抗为 等效电阻、等效电感分别为 线圈的品质因数为2222222212222222211LRMLLjLRMRRIUZ222222221/LRMLLL2222222122222222121111LRMRRLRMLLR

2、LRLQn在金属导体上形成的电涡流的分布是不均匀的，电涡流密度不仅是距离的函数，而且电涡流只能在金属导体的表面薄层内形成，在半径方向也只能在有限的范围内形成电涡流。n在金属导体上形成的电涡流的分布是不均匀的，电涡流密度不仅是距离的函数，而且电涡流只能在金属导体的表面薄层内形成，在半径方向也只能在有限的范围内形成电涡流。电涡流与距离的关系电涡流与距离的关系金属导体上的电涡流强度为)(111 212xRII图6-2 电涡流强度与X/R的关系电涡流的径向形成范围电涡流的径向形成范围 电涡流在径向有一定的形成范围，它随着激励线圈的外半径大小而变，并且与激励线圈外半径有固定的比例关系，激励线圈的外半径决

3、定后，电涡流的径向形成范围就定下来了。在等于激励线圈的外半径处，电涡流密度最大，而在等于激励线圈外半径的1.8倍处，电涡流密度将衰减到最大值的5%。电涡流的轴向贯穿深度电涡流的轴向贯穿深度 电涡流轴向渗透（贯穿）深度fh eJJh/0涡流传感器在金属体中产生的涡流，其渗透深度与传感器线圈的励磁电流的频率有关，所以涡流传感器主要可分为高频反射和低频透射两类，前者应用较广泛。n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、等效阻抗和等效电感的变化。转换电路的任务是把这些参数转换为电压或电流输出。总的来说，利用线圈的品质因数值的转换电路使用较少。利用等效阻抗的转换电路一般

4、用桥路，它属于调幅电路。利用等效电感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。桥路桥路图6-3 涡流式传感器电桥 谐振调幅电路谐振调幅电路图6-4 谐振调幅电路 图6-5谐振曲线 图6-6 调频电路原理图 n电涡流式传感器的特点是结构简单、测量线性范围大、易于进行非接触的连续测量、灵敏度较高、抗干扰能力强、不受油污等介质的影响，因此被广泛地应用于工业生产和科学研究的各个领域，可用来测量位移、振幅、尺寸、厚度、热膨胀系数、轴心轨迹、非铁磁材料导电率和金属件探伤等。其应用大致有以下四个方面其应用大致有以下四个方面 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，也可做成接近开关、计算器等；利用材料电阻率作为变换量，可以做成测量温度、材料判别等传感器；利用磁导率 作变换量，可以做成测量应力、硬度等传感器；利用变换量 、等的综合影响，可以做成探伤装置等。x(一一)测量厚度测量厚度图6-7高频反射式涡流测厚仪图6-8 低频透射式涡流传感器 感应电压U2与金属板厚d度的关系如图6-9所示，因此可利用U2来反映金属板的厚度。图6-9 线圈感应电势与厚度关系曲线