电涡流式安全门
自动门安全装置的设计与开发
整个 测量系 统 的实用 性能 ，分 析影 响系统 准确性 和实 时性 的相 关 因
素。 １电涡 流式传感 器 的硬 件设计 ．
Ａｂｓｒ ｃ ： ａ ｓ ｏ ｄｄ ｕｒ ｅ ｒ ｎｓ ｕｃ ｒ ｓ ｎｓ ｒ ， ｓ ｓ ｓ ｅ ｔ ａ ｔＢｙ ｍｅ ｎ ｆｅ ｙ ｃ ｒ ｎｔｔａ ｄ ｅ ｅ ｏ ｓ ｔ ｙ ｔ ｍ ｈｉ ｉ ａ ｅ ｎ Ｍｉ ｒ ｓ ｆ Ｖｉ ｕ ｌ ｕ ｏ ａ ｄ Ｍｕ ｓ ｍ ｎ ｅ ｒ ｔ ｄ ｐ ａ ｆ ｒ ａ ｄ ｓ ｂ ｓ ｄ ｏ ｃ ｏ ｏ ｔ ｓ ａ ｄｉ ｎ ｔ ｉ ｉ ｔ ｇ ａ ｅ ｌ ｔｏ ｍ ｎ Ｓｔ ｒ ａ ｉ ｅ ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｃ ｍｐ ｎｓ ｔｏ ｂ ｍｅ ｎ ｏ ｅ ｌｚ ｓ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｏ ｅ ａ ｉ ｎ ｙ ａ ｓ ｆ ＰＬＣ ｐｒ ｇ ａ ｏ ｒ ｍｍａ ｌ ｂｅ ｔ ｍｐｅ ａ ｕ ｅ ｄ ｉｔｃ ｎｔｏ ｌ ｒ Ｌａ ｒ ｔ ｒ ａｔ ｈ ｗｓ ｔ ｔ ｈ ｓ ｓ ｓ ｅ ｃ ｎ ｅ ｒ ｔ ｒ ｒｆ ｏ ｒ ｌｅ ． ｂｏ ａ ｏ ｙ ｄ ａ ｓ ｏ ｈａ ｉ ｙ ｔ ｍ ａ ｔ ｗｏ ｋ ｉ ｇ ｅ ｓ ｔｖｉｙ， ｔ ｌ ｅ ｆ ｍａ ｅ ａ ｄ ａ ｇ ｐｅ ｄ．ｎ ｒ ｎ ａ ｈｉ ｈ ｓ ｎ ｉｉ ｔ ａ ｓａｂ ｅ ｐ ｒｏｒ ｎｃ ｎ ｔａ ｈｉ ｈ ｓ ｅ Ｉ ｃ ｓ ｆｃ ａ ｉ ｇ ｓ ｕ ｆ ，ｔ ａ ｉ ｋ ｉ ａ ｅ ｏ ｌ ｍｐ ｎ ｔ ｆ ｓｉ ｎ ｆ ｃ ｍｍｅ ａ ｅ ｙ Ｔｈ ｓｓ ｔ ｍ ａ ｃ ｉ ｖｅ ｃ ｌ ｄｉ ｔ ｌ ． ｉ ｙｓ ｅ ｃ ｎ ａ ｈ ｅ ｍｅ ｓ ｒ ｎ ａ ｄ ｏ ｒ ｌｉ ｉ ａ ｈ ｒ ｒ ｓ ｏ ｅ ｔｍｅ，ｏ ａ ｕ ｉ ｇ ｎ ｃ ｎｔ ｏ ｌｎｇ ｎ ｓ ｏ ｔ ｅ ｐ ｎｓ ｉ ｌ ｗ ｐ ｗｅ ｏ ｒ ｃ ｎ ｕｍｐ ｉ ｎ ａ ｄ ｈ ｇ ｅ ｉ ｉｉｙ ｏｓ ｔｏ ｎ ｉ ｈｒ ｌａｂ ｌ ｔ ．
第五章--电涡流式传感器
（2）调幅式电路 调幅式是以输出高频信号的幅度来反映电涡流探头 与被测导体之间的关系。图3-42是高频调幅式电路。
Ui R
U0
晶振
Ii L x
高频放大
幅值检波
U0
低频放大
U0
C0
图3-42 高频调幅式测量转换电路
石英晶体振荡器通过耦合电阻R，向由探头线 圈和一个微调电容C0组成的并联谐振回路提 供一个稳幅的高频激励信号，相当于一个恒 流源。测量时，先调节C0，使LC0的谐振频率 等于石英晶体振荡器的频率f0，此时谐振回路 的Q值和阻抗Z也最大，恒定电流Ii在LC0并联 谐振回路上的压降U0也最大。
TTL电平
L0 L LC x0 x 振 C0 荡 L
器
f 0 f
高 频 放 大 器
U 0 U
限 幅 器 鉴 频 器
功 率 放 大 器
计算机计数 定时器 显示器 记录仪
图3-43调频式测量转换电路原理图
TTL电平
L0 L LC x0 x 振 C0 荡 L
器
f 0 f
由于存在集肤效应，电涡流方法只能检测导 体表面的各种物理参量。改变频率f，可控制 检测深度。激励源频率一般为100kHz~1MHz. 为了使电涡流深入金属导体深处，或对距离 较远的金属体进行检测，可采用十几千赫甚 至几百赫兹的低频激励频率。
自动检测技术及应用第四章电涡流传感器
圈周围产生交变磁场Φ 。如果将线圈靠近一块金
属导体，金属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，这称为趋肤效应。
交变磁场的频率f 越高，电涡流的渗透深度 就越浅，趋肤效应越严重。可以利用趋肤效应 来控制非电量的检测深度。
电涡流位移传感器的标定
在标定区域里，共设置多个测量点。首先调节千分 尺的读数为0.000mm。旋松探头夹具的调节螺母，使 探头与试件刚好接触，计算机测得探头绝对零位的输 出电压。然后旋动千分尺，使试件缓慢离开探头，每 隔设定的位移（例如0.8mm），测量电涡流传感器的 输出电压。
电涡流位移传感器的标定过程示意图
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、温度补偿等措施。
圆形导线中的电缆电流趋肤效应示意图
a）直流电流时的均匀分布 b）中频电流时中心部位电密度减小 c）高频电流时，电流线趋向表面分布
二、电涡流线圈等效阻抗分析
设电涡流线圈在高频时的等效电阻为R1（大 于直流电阻），电感为L1。当有被测导体靠近 电涡流线圈时，则被测导体等效为一个短路环， 电涡流线圈L1与导体之间存在一个互感M。互 感随线圈与导体之间距离的减小而增大。
ΔUo或Δf，可以计算出与被检测物体的距离、振 动频率等参数。电涡流位移传感器属于非接触
4电涡流传感器详解
电涡流传感器
本章学习电涡流传感器的
原理及应用，并涉及接近开关
的原理、结构、特性参数及应
用。
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第一节
电涡流传感器工作原理
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。 2
电涡流效应演示
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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
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集肤效应
图4-1是电涡流传感器工作原理示意图。当高频 （100kHz左右）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，将产生高频磁场H1。 如被测导体置于该交变磁场范围之内时，被测导体就 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 （也称趋肤效应）。
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？
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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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位移传感器的分类
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偏心和振动检测
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通过测量间隙来测量径向跳动
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测量弯曲、波动、变形
松下安全旋转门介绍
松下安全旋转门介绍编辑松下安全旋转门松下安全旋转门作为自动门行业的顶级产品，系统具有高度的原配性，给人亲切大方的感觉，同时又可以营造豪华的气氛，其宽敞的开放门面和高格调的设计，堪称建筑的点睛之笔，可以确保建筑内部恒温、防风、防沙、隔音的节能舒适空间。
但是，由于某些小品牌自动旋转门生产厂家的安全技术不成熟和不规范，每年都导致大量的旋转门伤人甚至死亡的事故发生，包括经济高度发达的日本、欧洲。
中国更是如此，仅仅2005年10月，北京、上海就出现了伤人的事故。
由于中国在旋转门安全方面的国家标准还没有，出现事故后的处理，造成了使用的业主、被伤害者名誉、精神上巨大的伤害。
松下人满怀工业报国之志，在中国提供“安全、节能、舒适”的高质自动门为己任。
松下电工从2002年12月开始销售”风度”自动旋转门以来,一直在思考、实验、开发世界上最安全的旋转门。
以日本东京六本木森大厦旋转门伤人的对策，以及日本2005年自动旋转门JISA4721的安全规定为基础，松下电工安全的旋转门开发出来了，推出了一款世界超级安全的自动旋转门。
具备原有旋转门的所有功能，且在基础上增加了以下主要功能，保证绝对安全。
自动旋转门发展史编辑旋转门按照驱动方式分可分为电动旋转门和手动旋转门两种。
旋转门是19世纪末期由塞都伯利·凡坎尼尔在美国注册的专利，凡坎尼尔先生最初的专利包括：两翼门、三翼门、四翼门、和五翼门。
旋转门是用来防止直接的气流将不良气味、声音、灰尘和泥土带进建筑物内。
他的注册商标是“永远敞开-永远关闭”。
大楼内上升的空气在底层入口处造成直接和楼房的高度成正比的压力。
尽管楼房本身也造成风力和气压，有大量气流和地面风，旋转门运转起来仍然毫不费力、轻巧自如，因为向里推门的气压和向外推门的气压式相等的。
在20世纪20年代的意大利，曾制作过几扇两翼门，当时两翼门被设计成双向开启的摆动。
后来，一家瑞典的旋转门制造商又推出了一种新的两翼门，他们在原设计的基础上增添了电动机和展台。
电涡流式安全门的应用原理
电涡流式安全门的应用原理什么是电涡流式安全门？电涡流式安全门是一种常见的安全设备，主要用于控制进出人员和货物通行的门禁系统。
它通过利用涡流现象产生的磁力来实现门禁的开启和关闭，具有快速响应、高效稳定的特点。
电涡流的原理电涡流是一种由金属导体内部产生的涡流。
当金属导体被高频电磁场或变化磁场作用时，会在导体内部产生涡流效应。
这种涡流会产生阻尼磁场，阻碍外部磁场通入导体内部。
电涡流在安全门中的应用电涡流式安全门通过利用涡流现象来控制门禁的开启和关闭。
当门禁系统的感应器检测到有人员或货物靠近时，会产生一个变化磁场。
这个变化磁场会作用在电涡流式安全门的金属部分上，从而产生涡流效应。
涡流效应产生的阻碍磁场会使得电涡流式安全门的门体受到一定的力。
这个力使得门体保持闭合状态，防止未经授权的人员或货物通过。
当门禁系统检测到合法的身份验证后，会停止产生变化磁场，涡流效应消失。
此时，门体受力减小，可以自动打开，允许授权的人员或货物通过。
电涡流式安全门的优势电涡流式安全门具有以下优势：1.快速响应：电涡流效应的产生和消失是非常迅速的，可以在极短的时间内实现门体的开启和关闭。
2.高效稳定：电涡流效应对于外部磁场的阻挡作用非常强，能够稳定地保持门体的闭合状态，确保未经授权的人员或货物无法通过。
3.低功耗：电涡流式安全门只需要在检测到有人员或货物靠近时产生变化磁场，其余时间可以保持静止状态，节约电能消耗。
4.耐用性强：电涡流式安全门采用金属导体，具有较高的耐用性，能够长时间使用。
电涡流式安全门的适用场景电涡流式安全门适用于各类需要门禁控制的场景，包括但不限于以下方面：•公共场所：如机场、火车站、地铁站、商场等公共交通站点和商业场所，可以通过电涡流式安全门进行人员和行李的安全控制。
•公司企业：如大型企事业单位、研究机构等需要对进出人员进行安全管理的场所，可以使用电涡流式安全门来保护公司资产和数据安全。
•重要设施：如政府机关、军事设施、核电站等需要严格管控出入口的场所，可以采用电涡流式安全门来实现高效安全管理。
施工电梯安全门类
施工电梯安全门类
在施工电梯中，为了确保工人的安全，必须安装安全门。
安全门是一种用于封闭电梯门口的设备，可以防止工人意外坠落或进入危险区域。
根据不同的需要和使用环境，施工电梯安全门可以分为以下几类：
1. 手动安全门：手动安全门需要工人手动开关，用于简单的施工电梯。
工人在进入电梯之前必须手动关闭安全门，并在到达目的地后再次手动打开。
2. 自动安全门：自动安全门由电动机驱动，可以通过按钮或传感器自动打开或关闭。
自动安全门在方便工人进出电梯的同时，保证了安全性，避免了工人忘记关闭安全门的情况。
3. 光电安全门：光电安全门是一种采用红外光束或激光束检测人体或物体的设备。
当有人或物体进入安全门区域时，光束被遮挡，安全门会自动打开，以防止人员被夹伤或堵塞。
光电安全门在施工电梯中的使用非常普遍，能够有效提高施工现场的安全性。
4. 密封安全门：密封安全门采用特殊的密封材料，能够有效防止灰尘、水汽等外界杂质进入电梯轿厢内部。
这种安全门适用于需要保持电梯内部清洁和温度控制的工作环境，如化学实验室或食品加工厂等。
5. 防爆安全门：防爆安全门采用特殊的材料和结构设计，能够在发生爆炸或火灾时有效防止火焰、烟雾和有害气体进入电梯
轿厢。
防爆安全门通常应用于危险药品存储区、化学工厂等高风险环境。
以上是几种常见的施工电梯安全门类型。
根据所在工地的需要和安全要求，可以选择适合的安全门来确保工人的安全。
电涡流传感器应用
安检门演示
当有金属物体穿 越安检门时报警
2010-12-23
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六、电涡流表面探伤
手持式裂纹测量仪
油管探伤
2010-12-23
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滚子涡流探伤机
（参考无锡市通达滚子 参考无锡市通达滚子 有限公司资料 有限公司资料）
滚子涡流探伤机 是由计算机控制的轴 承滚子表面微裂纹探 伤的专用设备， 伤的专用设备，可探 出深 30µm的表面微小 的表面微小 裂纹。 裂纹。
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手提式探伤仪外形
（参考厦门爱德华检测设备有限公司资料）
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掌上型 电涡流 探伤仪
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用掌上型电涡流探伤仪检测飞机裂纹
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台式电涡流探伤仪
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花瓣阻抗图
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各种测量转速的传感器及其与齿轮的相对位置
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齿轮转速测量
下图中， 例： 下图中，设齿数z =48，测得频率 ， f=120Hz，求该齿轮的转速 。 ，求该齿轮的转速n
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电动机转速测量 电动机转速测量
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四、镀层厚度测量
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某V系列电涡流位移传感器的机械图
2010-12-23
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四线制电涡流位移传感器的接线说明
该位移传感器同时具备两种动作输出状态， 该位移传感器同时具备两种动作输出状态，用 户可选择从高电压向低电压转变、 户可选择从高电压向低电压转变、和从低电压向高 电压转变两种方式，分别称为NPN PNP输出模式 NPN和 输出模式， 电压转变两种方式，分别称为NPN和PNP输出模式， 俗称为常开输出或常闭输出模式。 俗称为常开输出或常闭输出模式。
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电涡流式安全门
苏满湖
一、前言
电涡流是一种古老的物理现象，随着近代电子技术的发展，人们利用电涡流效应发展了一种新型的无接触检测方法。
电涡流传感器具有结构简单、灵敏度高、测量的线性范围大、不受油污等介质影响、抗干扰能力强等优点，在各个工业部门得到广泛的应用，用来测量位移、厚度、尺寸、振动、转速、压力、电导率、温度、硬度等参数以及探测金属表面的裂纹和缺陷。
多频检测技术是Libby（美国）于1970年首先提出的，该方法采用对电涡流检测线圈施加几个频率激励信号同时工作，能成功地抑制多个干扰因素，提取所需信号。
电涡流传感器的工作原理是通过对处于检测线圈形成的电磁场中的工件及周围空间区域列出麦克斯韦方程及定解条件，然后进行求解，以确定检测线圈的阻抗特性的变化与被检工件受影响因素之间的关系。
即涡流检测线圈的阻抗可以用函数Z＝F（δ，μ，r，ω，U，d，t）表示。
其中δ为电导率，μ为导磁率，r、t、d为尺寸因子，U、ω为激励源电压及频率。
金属体中所产生的电涡流与电路激励源的频率有关，而且成非线性关系，即对应于不同的激励源频率线圈中电抗构成的函数互不相关。
因此如果已知函数Z中某些参数或控制某些参数不变而施加n个不同频率的激励源，依靠得到的检测线圈不同的电压输出值就可以求得n个未知的待求量，即由n个独立的方程求解n个未知量，从而实现多频率多参数的检测。
二、电涡流传感器结构和工作原理
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，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或在氟乙烯框架窄槽内，形成线圈的结构方式
1 线圈
2 框架
3 衬套
4 支架
5 电缆
6 插头
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。
三、安检门原理
由晶振产生3.5-4.95M的正弦振荡，由分频器分频为7.6K左右正弦波，经三极管与线圈进行功率放大后输入门板(7区)大线圈进行电磁波发射，由门内1-6区线圈分别进行接收。
接收后，将接收到的信号与基准信号进行了比较，发现变化后，改变采集卡输出电平，CPU在280毫秒内对6个区位采集卡数据进行扫描，判断金属所在区位并输出显示。
（1）结构 1、门板结构：由1个大线圈、6个小线圈、补偿线圈及石墨组成。
（2）探测时工作流程 CPU探测→一组红外被挡→检测各采集卡数据是否变化→报警→检测另一组红外→复位重新探测。
四、涡流传感器输出特性及探头安装间隙的确定
4.1传感器输出特性
电涡流传感器(探头+测量电路)的输出特性可用位移-电压曲线表示,其受到被测物体的材质和形状影响,对于某一材质的钢板传感器的输出特性可参考供应厂商的数据或是自行标定。
整个函数是一非线性的,其函数特征为“S”型曲线,但可以选取它近似为线性的1段。
见图4所示。
图示的横坐标代表位移的变化;纵坐标代表传感器经测量电路输出电压的变化。
理想位移-电压曲线是斜率恒定直线,直线的a-c段为线性区,即有效测量段, b点为传感器线性中点。
4.2 传感器探头安装间隙的确定
安装间隙即涡流传感器探头端面到被测体端面的距离。
探头的正确安装是保证传感器系统可靠工作的先决条件。
安装探头时,应考虑传感器的线性测量范围和被测间隙的变化量,当被测间隙总的变化量与传感器的线性工作范围接近时,这种情况应特别注意。
通常测量振动时,将探头的安装间隙设在传感器的线性中点;测量位移时要根据位移往哪个方向变化或往哪个方向的变化量较大来决定其安装间隙的设定。
当位移向远离探头头部的方向变化时,其安装间隙应设在传感器的线性近端;反之应设在线性远端。
钢板厚度相对于公称尺寸可能偏大可能偏小,钢板在前进的过程中也可能发生抖动,故安装间隙应设置在线性中点附近。
对于同种材质的钢板,安装间隙一旦确定,一般不会随意更改。
被测钢板公称值有所变化时,应通过调节探头的位置以保证安装间隙。
五、传感器调节系统的设计
传感器探头经常会因被测钢板公称宽度、厚度的变化而在板宽方向、板厚方向作相应的调整。
为实现方便调节,将2个传感器探头通过螺纹连接固定在弓形支架上,实现探头在板厚方向调节。
再将弓形支架固定在丝杠螺母机构的螺母上,实现探头在板宽方向的调节。
参考文献:
[1] 余席桂,赵燕.测试技术[M].武汉:湖北科学技术出版社,1996.
[2] 袁希光.传感器技术手册[M].北京:国防工业出版社, 1986.。