电涡流传感器基本原理以及转速测量的完整实例演示含原理图
电涡流传感器测转速的工作原理
电涡流传感器测转速的工作原理
电涡流传感器是一种常用于测量转速的传感器，它通过测量电涡流的变化来实现对转速的检测。
电涡流是指当导体在磁场中运动时，由于磁感应强度的变化而产生的涡流。
电涡流传感器利用这种涡流现象来测量转速，其工作原理如下。
电涡流传感器由一对线圈和一个铁芯组成。
其中，一个线圈被称为激励线圈，另一个线圈被称为接收线圈。
当被测物体上的铁芯经过传感器时，激励线圈中通入一个交变电流，产生一个交变磁场。
这个交变磁场会引起被测物体上的涡流产生，涡流的大小与被测物体的运动速度有关。
当涡流通过接收线圈时，它会在线圈中产生一个感应电动势。
这个感应电动势与涡流的大小成正比，涡流越大，感应电动势就越大。
接收线圈中的感应电动势会被传感器解读并转换为转速信号，从而实现对转速的测量。
电涡流传感器测量转速的原理是基于涡流的阻尼效应。
当被测物体的运动速度较小时，涡流的阻尼效应较小，感应电动势较大；而当被测物体的运动速度较快时，涡流的阻尼效应较大，感应电动势较小。
因此，通过测量感应电动势的大小，可以得到被测物体的转速信息。
除了转速测量，电涡流传感器还可以用于测量其他物理量，比如位
移、压力等。
其原理相似，只是激励线圈和接收线圈的设计参数有所不同。
通过改变线圈的参数，可以使传感器适应不同的测量需求。
电涡流传感器是一种常用于测量转速的传感器，它利用涡流的阻尼效应来测量被测物体的转速。
通过测量涡流产生的感应电动势的大小，可以得到被测物体的转速信息。
电涡流传感器不仅测量精度高，而且响应速度快，因此在工业领域得到广泛应用。
《电涡流传感器》课件
电涡流传感器是一种用于测量目标物体电导率、电磁参数等参数的无接触传 感器。本PPT课件将为您介绍电涡流传感器的原理、应用和设计制造等相关内 容。
什么是电涡流传感器？
电涡流传感器是一种利用电涡流效应测量物体电导率或电磁参数的非接触式 传感器。它通过感应电流和涡流之间的相互作用来实现测量。
电涡流原理介绍
电涡流原理是指当导体中有交变电磁场时，产生的涡流会产生磁场，从而对 原交变磁场产生影响，实现了电导率、电磁参数等参数的测量。
电涡流传感器与其他传感器的比较
量方法，不会破坏目标物体表面，适用于高温、高压、腐蚀等 恶劣环境。
高精度和快速响应
电涡流传感器具有较高的精度和快速的响应速度，适用于对物体电导率和电磁参数需要精确 测量的场景。
灵敏度受温度影响
电涡流传感器的灵敏度受温度影响较大，需要进行温度补偿来保证测量的准确性。
电涡流传感器的优点和应用领域
1 高灵敏度
电涡流传感器具有高灵敏度，可用于测量小电导率变化，如金属疲劳检测和材料缺陷检 测。
2 宽测量范围
电涡流传感器的测量范围广，可应用于不同电导率的材料测量，如金属、陶瓷等。
3 工业应用广泛
电涡流传感器的输出方式
电涡流传感器的输出方式可以是模拟输出、数字输出或脉冲输出等。不同的 输出方式适用于不同的应用场景和信号处理需求。
电涡流传感器广泛应用于机床加工、工业自动化、航空航天等领域的电导率、电磁参数 测量。
电涡流传感器的设计与制造
电涡流传感器的设计与制造需要考虑形状尺寸、材料选择、绕组设计等因素。 通过优化设计和制造工艺，可以提高传感器的性能和稳定性。
电涡流传感器的参数测量
电涡流传感器可以测量的参数包括电导率、电磁参数、涡流强度、涡流深度 等。通过测量这些参数可以获取目标物体的相关信息。
传感器4电涡流传感器精品PPT课件
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 成为非接触位移传感器。
齐平式传感器安装时可以不高出安装 面，不易被损害。
V系列电涡流位移传感器外形（参考浙江洞头开关厂资料）
30.11.2020
齐平式
22
电涡流位移传感器的应用
电涡流探头线圈的阻抗受诸多因素影响， 例如金属材料的厚度、尺寸、形状、电导率、 磁导率、表面因素、距离等，因此电涡流传感 器的应用领域十分广泛，但也同时带来许多不 确定因素，一个或几个因素的微小变化就足以 影响测量结果。所以电涡流传感器多用于定性 测量。 在用作 定 量 测量时，必须采用逐点标 定、计算机线性纠正、温度补补偿等措施。
频率f越高，电涡流的渗透的深度就越 浅，集肤效应越严重。
二、等效阻抗分析
电涡流线圈受电涡流影响时的等效阻抗Z的 函数表达式为：
Z=R+jωL=f（f、、、r、x）
式中的r为表面因子。
检测深度与激励源频率有何关系？
如果控制上式中的f、、、r不变，电涡流
线圈的阻抗Z就成为哪个变量的单值函数？属于 接触式测量还是非接触式测量？
2
电涡流的应用 ——在我们日常生活中经常可以遇到
干净、 高效的 电磁炉
集肤效应
电涡流传感器工作原理:当高频 （100kHz～2MHz）信号源产生的高频电压施 加到一个靠近金属导体附近的电感线圈L1时， 被测导体表面就产生电涡流i2。i2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。
电涡流式传感器测速原理
电涡流式传感器测速原理一、引言电涡流式传感器是一种常用于测速的传感器，它通过利用涡流的产生和感应原理，实现对物体运动速度的测量。
本文将详细介绍电涡流式传感器的原理、工作过程以及在测速领域的应用。
二、电涡流效应电涡流是一种由交变磁场引起的涡旋电流，它会在导体内部产生感应电流。
当导体相对于磁场运动时，磁场变化会导致涡流的产生，涡流进一步产生与之反向的磁场，从而减弱原始磁场。
这种现象被称为电涡流效应。
三、电涡流式传感器的结构电涡流式传感器通常由激励线圈和接收线圈组成。
激励线圈产生一个变化的磁场，而接收线圈用于检测涡流的感应信号。
当被测物体在传感器附近运动时，它会影响激励磁场的分布，进而改变产生的涡流情况，接收线圈可以感应到这些变化。
通过分析接收线圈的输出信号，我们可以得到物体的运动速度信息。
四、电涡流式传感器的工作原理1.传感器激励线圈通过加电产生一个变化的磁场。
2.传感器附近的物体在运动过程中与激励磁场相互作用，产生涡流。
3.涡流的存在改变了激励磁场的分布。
4.接收线圈感应到涡流产生的磁场变化，并将其转换为电信号输出。
5.分析接收信号可以得到物体的运动速度。
五、电涡流式传感器的优势1.非接触式测量：传感器无需与被测物体直接接触，因此可以应用于高速旋转物体的测量。
2.高精度测量：电涡流式传感器的输出信号与物体的速度相关，可以实现高精度的测量。
3.快速响应：传感器对速度变化的响应速度较快，可以实时采集物体运动的信息。
六、电涡流式传感器的应用电涡流式传感器广泛应用于许多领域的测速需求中，包括但不限于以下几个方面：6.1 机械制造在机械制造领域，传感器可以用于测量机器设备的转速、运动部件的线速度等参数。
这对于生产过程的控制和监测非常重要。
6.2 汽车工业在汽车工业中，传感器可用于测量车轮转速、飞轮转速等关键参数。
这对于车辆驾驶和安全非常重要。
6.3 航空航天在航空航天领域，传感器可用于飞机、导弹等航空器的测速。
电涡流式传感器
电涡流式传感器
基本概念
➢ 电涡流式传感器是一种建立在涡流效应原理上的传感器。 ➢ 涡流效应：金属导体置于变化的磁场中，在金属导体内会产生感
应电流—涡电流，这种电流在金属体内是闭合的。 ➢ 形成涡电流的两个条件：
①有交变磁场；②导电体位于交变磁场中。 ➢ 涡流传感器主要由产生交变磁场的通电线圈和置于线圈附近的金
因此可制成位移传感器、探伤检测仪、测厚仪等。
1.2 简化模型及等效电路
为了分析方便，将电
涡流式传感器模型简化为
如图3.21所示。
ras
模型中把在被测金属
导体上形成的电涡流等效
成一个短路环中的电流。
其中h由以下公式求得：
3 12
ra ri
x
h ( )1 2 0 r f
(μrρ)
h
图 3.21 电涡流式传感器简化模型
定性分析：
如图3-20，扁平线圈置于金属体附近，
当线圈中通有高频交变电流 I1 时，线圈周 围就产生交变磁场H1。置于这一磁场中的 金属导体就产生电涡流 I2，电涡流也将产 生一个新磁场H2，H2的方向总是与H1的变 化方向相反（即H2总是抵抗原磁场H1 的 变化）。由于H2的作用，且电涡流的产生 必然要消耗一部分能量，从而使产生磁场 的线圈阻抗发生变化△Z。
线圈
H1
被测导体
·
· I·1 U1
L1
I·2
L2
图3-22 涡流作用原理及等效电路
图4.3.1 电涡流传感器原理图
图4.3.2 电涡流传感器等效电路图
图中R1、L1为传感器线圈的电阻和电感。短路环可认为是 一匝短路线圈，其电阻为R2、电感为L2。线圈与导体间存在一个
传感器电涡流传感器优秀课件
电涡流线圈的阻抗Z就成为间距x的单值函数，这样就 成为非接触位移传感器。
其他用途：如果控制x、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磁性材料型号、表面硬
度等参数。
电磁炉内部的励磁线圈
电磁炉的工作原理
二、等效阻抗分析
电涡流线圈受电涡流影响时的等效阻抗Z的 函数表达式为：
Z=R+jωL=f（f、、、r、x）
式中的r为表面因子。
检测深度与激励源频率有何关系？
如果控制上式中的f、、、r不变，电涡流
线圈的阻抗Z就成为哪个变量的单值函数？属于 接触式测量还是非接触式测量？
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。
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接近开关的术语解释（2）
标准检测体：可与现场被检金属作比 较的标准金属检测体。标准检测体通常为 正方形的A3钢，厚度为1mm，所采用的边 长是接近开关检测面直径的2.5倍。
不同材料的金属检测物对电涡流接近开 关动作距离的影响（以Fe为参考金属）
对于非磁性材料，被测体的电导率越高， 则灵敏度越高；被测体是磁性材料时，其磁导 率将影响电涡流线圈的感抗，其磁滞损耗还将 影响电涡流线圈的Q值。磁滞损耗大时，其灵敏 度通常较高。
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， 使锅底发热， 烧开锅 内 食 物。
第二节 电涡流传感器结构及特性
交变磁场
电涡流探头外形
电涡流探头内部结构
电涡流传感器转速测量实验
电涡流传感器转速测量实验
电涡流传感器V-n 曲线图
U/V
转速n /r p m 电涡流传感器转速测量实验报告
⼀、实验⽬的：
了解电涡流传感器测量转速的原理与⽅法。
⼆、实验仪器：
电涡流传感器、转动源、+5V 、+4、±6、±8、±10V 直流电源、电涡流传感器模块
三、实验原理：
根据电涡流传感器对不同材质的被测物输出不同和静态位移特性，选择合适的⼯作点即可测量转速。
四、实验内容与步骤
1、将电涡流传感器安装到转动源传感器⽀架上，引出线接电涡流传感器实验模块。
2、合上主控台电源，选择不同电源+4V 、+6V 、+8V 、+10V 、12V （±6）、16V （±8）、20V （±10）、24V 驱动转动源，可以观察到转动源转速的变化，待转速稳定后，记录驱动电压对应的转速，也可⽤⽰波器观测磁电传感器输出的波形。
五、数据分析与记录
1、数据记录表格
2、⽤matlab 绘制的V-n 曲线图如下图所⽰
3、电涡流传感器传感器测量转速原理
传感器线圈由信号激励，使它产⽣⼀个交变磁场，当被测导体靠近线圈时，在磁场作⽤范围的导体表层，产⽣了与此磁场相交链的电涡流，⽽此电涡流⼜将产⽣⼀交变磁场阻碍外磁场
的变化。
因此当被测体与传感器间的距离改变时，传感器的Q值和等效阻抗Z、电感L均发⽣变化，于是把位移量转换成电量。
六、实验报告
1．分析电涡流传感器传感器测量转速原理。
2．根据记录的驱动电压和转速，作V-n曲线。
电涡流传感器测汽轮机转速原理
由法拉第电磁感应原理可知，当将块状的金属导体置于变化的磁场中或者在磁场中作切割磁力线运动时，导体内将产生感应电流，因为其形状呈涡旋状，所以称此电流为电涡流，这种现象称为电涡流效应。
电涡流式传感器就是根据电涡流效应而制成的传感器。
电涡流传感器工作原理图如图1 所示。
在线圈中通以高频电流，当线圈的磁场存在导体时，由于交变磁场的作用，导体内产生涡流，而此涡流所产生的磁场是削弱线圈磁场的，也就是使线圈的电感量变小。
导体和线圈之间的距离改变会使涡流的影响随之改变，从而使线圈的电感量也发生相应的变化。
导体的位移量是线圈电感量的单值函数，因此，导体的位移量可以由测出的线圈电感量的变化来确定。
通过使用线圈与电容组成的谐振电路，并选择电路频率特性曲线上的线性段作为测量位移的工作区，我们可以由此确定线圈电感量的变化。
常用的涡流传感器的位移测量范围多在1~5mm 之间，图2 所示为某型号的涡流传感器的特性曲线，图中纵坐标量是传感器输出并经过信号转换器转换的电压信号。
测量汽轮机转速的示意图如图 3 所示，将一个有小孔的测速盘装在汽轮机的轴上，在测速盘的直径方向上安装一个涡流式测速传感器，需要注意的是，传感器探头和测速盘凸头的间隙要适当，以免引起误差或者损坏探头。
当测速盘旋转时，测量盘上的小孔使测速传感器输出脉冲信号，显然，其信号出现的频率与汽轮机转子的转速成正比关系。
采用数字式频率表，可以测量出传感器的输出脉冲信号的频率，将测得的结果经过换算即可得出汽轮机转子的转速。
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电涡流传感器
原理图
1、什么是电涡流效应
电感线圈产生的磁力线经过金属导体时,金属导体就会产生感应电流,且呈闭合回路,类似于水涡流形状,故称之为电涡流也叫做电涡流效应,其实是电磁感应原理的延伸;
注意：电涡流传感器要求被测体必须是导体;
传感器探头里有小型线圈,由控制器控制产生震荡电磁场,当接近被测体时,被测体表面会产生感应电流,而产生反向的电磁场;这时电涡流传感器根据反向电磁场的强度来判断与被测体之间的距离;
2、电涡流传感器的工作原理与结构
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;
;
传感器线圈由高频信号激励,使它产生一个高频交变磁场φi,当
被测导体靠近线圈时,在磁场作用范围的导体表层,产生了与此磁场相交链的电涡流ie,而此电涡流又将产生一交变磁场φe阻碍外磁场的变化;从能量角度来看,在被测导体内存在着电涡流损耗当频率较高时,忽略磁损耗;能量损耗使传感器的Q值和等效阻抗Z降低,因此当被测体与传感器间的距离d改变时,传感器的Q值和等效阻抗Z、电感L 均发生变化,于是把位移量转换成电量;这便是电涡流传感器的基本原理
3、电涡流传感器的实际应用
电涡流传感器测量齿轮转速的应用
4、使用电涡流传感器时的注意事项
对被测体的要求
为了防止电涡流产生的磁场影响仪器的正常输出安装时传感器头部四周必须留有一定范围的非导电介质空间,如果在某一部位要同时安装两个以上的传感器,就必须考虑是否会产生交叉干扰,两个探头之间一定要保持规定的距离,被测体表面积应为探头直径3倍以上,当无法满足3倍的要求时,可以适当减小,但这是以牺牲灵敏度为代价的,一般是探头直径等于被测体表面积时,灵敏度降低至70%,所以当灵敏度要求不高时可适当缩小测量表面积;
对工作的温度的要求
一般进口涡流传感器最高温度不大于180℃,而国产的只能达到120℃,并且这些数据来源于生产厂家,其中有很大的不可靠性,据相关的各种资料分析,实际上,工作温度超过70℃时,电涡流传感器的灵敏度会显著降低,甚至会造成传感器的损坏;
对初始间隙的要求
各种型号电涡流传感器,都在一定的间隙电压值下,它的读数才有较好的线性度,所以在安装传感器时必须调整好合适的初始间隙;。