电涡流式传感器
电涡流传感器 参数
电涡流传感器参数
电涡流传感器是一种非接触式传感器，常用于测量金属表面的位移、振动、厚度和导电性材料的缺陷检测。
它的工作原理是利用感应电流产生的涡流来检测金属表面的变化。
以下是电涡流传感器的一些参数：
1. 灵敏度，电涡流传感器的灵敏度是指其对于被测量物理量的响应程度。
通常以单位输入量引起的输出变化来衡量。
2. 频率范围，电涡流传感器的工作频率范围通常是指其能够有效地检测到变化的频率范围。
这个参数对于不同应用场景的选择非常重要。
3. 分辨率，电涡流传感器的分辨率是指其能够检测到的最小变化量。
通常以输入信号的最小变化引起的输出变化来衡量。
4. 线性度，电涡流传感器的线性度是指其输出信号与输入信号之间的线性关系程度。
较高的线性度意味着传感器输出信号与输入信号呈线性关系，便于数据处理和分析。
5. 工作温度范围，电涡流传感器的工作温度范围是指其能够正常工作的温度范围。
这个参数对于在不同环境条件下的应用非常重要。
6. 响应时间，电涡流传感器的响应时间是指其从接收到输入信号到产生输出信号的时间间隔，通常以毫秒或微秒计算。
7. 线圈尺寸，电涡流传感器的线圈尺寸对于其适用范围和测量精度有很大影响。
不同尺寸的线圈适用于不同大小或形状的被测金属表面。
以上是电涡流传感器的一些参数，这些参数将影响传感器的适用场景、测量精度和性能表现，选择合适的参数对于特定的应用非常重要。
电涡流传感器的工作原理
电涡流传感器的工作原理
电涡流传感器是一种非接触式的测量传感器，它利用电涡流效应来检测目标物体的位置、形状和材料特性。
其工作原理如下：
1. 电涡流效应：当一个导体材料处于磁场中，通过导体的磁感应线圈，会形成一个环流在导体中流动。
这种环流被称为电涡流。
电涡流会在导体内部产生电阻，导致能量损失和热量产生。
2. 磁场感应：电涡流传感器通过磁感应线圈产生一个交变磁场。
当材料靠近传感器时，磁场感应到目标物体，并且导致目标物体内部也产生电涡流。
3. 电涡流的影响：目标物体产生的电涡流会改变传感器线圈的电感值和电阻值，从而影响传感器的输出信号。
这种改变与目标物体的特性（如电导率、导电材料的尺寸和形状等）相关。
4. 信号检测：传感器将输出信号传递给信号处理器，通过测量电感和电阻的变化来确定目标物体的位置、形状和材料特性。
总的来说，电涡流传感器通过感应目标物体内部的电涡流来检测目标物体的特性。
通过分析和处理传感器输出的信号，可以实现对目标物体的测量。
电涡流传感器(位移)
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1 电涡流式传感器原理
电涡流探头结构
1—电涡流线圈 2—探头壳体 3—壳体上的位置调节螺纹 4—印制线路 板 5—夹持螺母 6—电源指示灯 7—阈值指示灯 8—输出屏蔽电缆线 9—电缆插头
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2 电涡流传感器测量电路
电桥测量电路 在进行测量时，由于传感器线圈的阻抗发生变化，使电桥 失去平衡，将电桥不平衡造成的输出信号进行放大并检波， 就可得到与被测量成正比的输出。 谐振法 谐振法主要有调幅式电路和调频式电路两种基本形式。调 幅式由于采用了石英晶体振荡器，因此稳定性较高，而调 频式结构简单，便于遥测和数字显示。
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1 电涡流式传感器原理
高频反射电涡流传感器等效电路
R
M
R
1
U
·
1
I
·
1
I
L
1
·
2
L
2
Z1=R+jωL1 RI1+jωL1I1-jωMI2=U1 -jωMI1+R1I2+jωL2I2=0
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1 电涡流式传感器原理
传感器线圈的等效阻抗
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1 电涡流式传感器原理
电涡流传感器分类 涡流传感器在金属体上产生的电涡流， 涡流传感器在金属体上产生的电涡流，其渗透深度从传感器线圈自身 原因来讲主要与励磁电流的频率有关， 原因来讲主要与励磁电流的频率有关，所以涡流传感器主要可分高频 反射的低频投射两类。 反射的低频投射两类。
电涡 传感 （
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。
电涡流传感器详解
电涡流传感器详解电涡流传感器详解一、电涡流传感器的基本类型分为高频反射式电涡流传感器和低频透射式电涡流传感器。
激励频率的选择原则为：待测导体的厚度大，应选择较低的激励频率以保证线性度，反之则使用较高激励频率以提高灵敏度。
二、电涡流传感器的典型应用电涡流传感器系统广泛应用于电力、石油、化工、冶金等行业和一些科研单位。
对汽轮机、水轮机、鼓风机、压缩机、空分机、齿轮箱、大型冷却泵等大型旋转机械轴的径向振动、轴向位移、键相器、轴转速、胀差、偏心、以及转子动力学研究和零件尺寸检验等进行在线测量和保护。
胀差测量斜坡式胀差测量补偿式胀差测量双斜面胀差测量振动测量轴位移测量轴心轨迹测量差动测量动力膨胀转子动平径向运动分析转速和相位差测试转速测量表面不平整度测量裂痕测量非导电材料厚度测量金属元件合格检测轴承测量换向片测量1、相对振动测量测量径向振动，可以由它分析轴承的工作状态，还可以看到分析转子的不平衡，不对中等机械故障。
电涡流传感器系统可以提供对于下列关键或是基础机械状态监测所需要的信息：●工业透平，蒸汽/燃气●压缩机，径向/轴向●膨胀机●动力发电透平，蒸汽/燃气/水利●发动马达●发动机●励磁机●齿轮箱●泵●风箱●鼓风机●往复式机械（1）相对振动测量（小型机械）振动测量同样可以用于对一般性的小型机械进行连续监测。
电涡流传感器系统可为如下各种机械故障的早期判别提供重要信息：●轴的同步振动●油膜失稳●转子摩擦●部件松动●轴承套筒松动●压缩机踹振●滚动部件轴承失效●径向预载，内部/外部包括不对中●轴承巴氏合金磨损●轴承间隙过大，径向/轴向●平衡（阻气）活塞●联轴器“锁死”磨损/失效●轴裂纹●轴弯曲●齿轮咬合问题●电动马达空气间隙不匀●叶轮通过现象●透平叶片通道共振（2）偏心测量偏心是在低转速的情况下，电涡流传感器系统可对轴弯曲的程度进行测量，这些弯曲可由下列情况引起：●原有的机械弯曲●临时温升导致的弯曲●重力弯曲●外力造成的弯曲偏心的测量，对于评价旋转机械全面的机械状态，是非常重要的。
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
电涡流式传感器工作原理
电涡流式传感器工作原理
电涡流式传感器是一种非接触式传感器，主要利用了电涡流效应来测量物体的位置、形状、速度等参数。
其工作原理如下：
1. 传感器的工作基于电磁感应原理，其中包括了物体的相对运动、时变磁场和感应电动势之间的相互作用。
2. 传感器中的探测线圈通常由薄线圈绕组构成，通过电流激励线圈产生交变磁场。
3. 当目标物体靠近传感器时，它会产生电涡流，即由于交变磁场的存在而在目标物体表面产生感应电流。
4. 感应电流的大小和方向取决于目标物体的导电性和形状，并且具有弱化交变磁场的作用。
5. 接收线圈位于激励线圈旁边，用于感应目标物体产生的电涡流。
6. 接收线圈在感应电流的作用下产生感应电动势，该电动势的大小和方向与感应电流成正比。
7. 通过测量接收线圈的感应电动势，可以推断出目标物体的位置、形状、速度等参数。
电涡流式传感器的优点是具有快速响应、高精度、非接触式测
量、无需额外装置等特点。
它可以用于工业自动化、机械加工、材料检测等领域。
电涡流传感器的原理
电涡流传感器的原理
电涡流传感器是一种常用于测量金属表面缺陷和非磁性金属材料厚度的传感器。
其原理基于电涡流的产生和检测。
电涡流是一种由导体中感应电流产生的涡流，当导体表面处于变化的磁场中时，就会产生电涡流。
利用这种现象，可以通过测量电涡流的强度和频率来获得有关被测物体的信息。
电涡流传感器通常由一个线圈和一个交流电源组成。
当电流通过线圈时，会产生一个变化的磁场。
如果将这个线圈放置在一个金属表面附近，金属表面就会感应出电涡流。
这些电涡流会改变线圈的电流，从而可以通过测量线圈的电流变化来获取金属表面的信息。
通过改变线圈的频率和幅度，可以实现对不同金属材料和不同表面缺陷的检测。
电涡流传感器可以检测金属表面的裂纹、腐蚀、氧化等缺陷，还可以测量金属材料的厚度、导电性等参数。
由于电涡流传感器无需直接接触被测物体，所以可以实现非接触式的测量，避免了对被测物体的损坏。
电涡流传感器广泛应用于航空航天、汽车制造、金属加工等领域。
在航空航天领域，电涡流传感器可以用于检测飞机表面的裂纹和腐蚀，确保飞机的安全飞行。
在汽车制造领域，电涡流传感器可以用于检测汽车发动机的缸体和活塞的表面缺陷，提高汽车的质量和性能。
在金属加工领域，电涡流传感器可以用于测量金属材料的厚度
和导电性，保证产品质量。
总的来说，电涡流传感器利用电涡流的产生和检测原理，实现了对金属表面缺陷和非磁性金属材料厚度的高精度测量。
它具有非接触式测量、高灵敏度、高精度等优点，被广泛应用于各个领域，发挥着重要作用。
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R1 jL1
.
R
jL
U1
2M
2 R1
jL1
R12 L1 2
.
U1
R
2M 2
R12 L1 2
R1
j L
2M 2
R12 L1 2
L1
传感器线圈的等效阻抗为：
.
Z
U1
.
IHale Waihona Puke R 2M 2R12 L12
R1
jL
2M 2
R12 L12
L1
线圈的等效电阻和电感为：
2M 2
的电阻率ρ、磁导率μ、厚度h、金属板与线圈的
距离δ、激励电流角频率ω等参数有关。若固定 某些参数，就可根据涡流的变化测量另一个参数。
演 示 实 验
4.3.2 电涡流传感器的等效电路 把被测导体上形成的电涡流等效成一个短路环中
的电流，短路环可以认为是一匝短路线圈，其电
阻为R1、电感为L1。这样线圈与被测导体便可等 效为两个相互耦合的线圈。线圈与导体间存在一
不变，则可将位移的变化转换为线圈自感的变化，通 过测量电路转换为电压输出。
高频反射式涡流传感器多用于位移测量。
由安置在框架上的扁平圆形线圈构成。此线圈可 粘贴于框架上，或在框架上开一槽，将导线绕在 槽内。下图为CZF1型涡流传感器的结构原理， 它是将导线绕在聚四氟乙烯框架窄槽内。
1
234
1 线圈 2 框架 3 衬套 4 支架 5 电缆 6 插头
Req R R12 L1 2 R1
Leq
L
2M 2 R12 L1
2
L1
当被测导体的某些参数发生变化时，可引起涡流
式传感器线圈的阻抗Z、电感L和品质因数Q变化，
测量Z、L或Q就可求出被测量参数的变化。
4.3.3 电涡流传感器的种类 电涡流在金属导体内的渗透深度为:
h 5030
r f
说明电涡流在金属导体内的渗透深度与传感器 线圈的激励信号频率有关。故电涡流式传感器 可分为高频反射式和低频透射式两类。目前高 频反射式电涡流传感器应用较广泛。
动画按扭
P79 2、3、4、7
1. 高频反射式电涡流传感器
高频(>lMHz)激励电流产生的高频磁场作用于金属板的 表面，由于集肤效应，在金属板表面将形成涡电流。 与此同时，该涡流产生的交变磁场又反作用于线圈，
引起线圈自感L或阻抗ZL的变化。线圈自感L或阻抗ZL 的变化与距离该金属板的电阻率ρ、磁导率μ、激励电 流i及角频率ω等有关，若只改变距离δ而保持其它参数
4.3.4 电涡流传感器的转换电路 电涡流传感器转换电路的作用就是将Z、L或Q转 换为电压或电流的变化。阻抗Z的转换电路一般 用电桥，电感L的转换电路一般用谐振电路，又 可以分为调幅法和调频法两种。
1. 交流电桥
将传感器线圈的阻抗变化转化为电压或电流的
变化。图中L1 、L2是两个差动传感器线圈，它
2.若L1<L2，d点电位总是低于c点电位，M的指 针向另一个方向偏转。
电感测微仪
探头
测量 电桥
交流 放大
相敏 指示器 检波
振荡器
变气隙式电感测微仪
电感压力传感器 —— 变气隙式结构
F
A
L
P
56 7
4
3
2 1
图4-26 微压传感器 1 接头；2 膜盒；3 底座；4 线路板；
5 差动变压器；6 衔铁；7 罩壳
4.3 电涡流式传感器
4.3.1 电涡流式传感器的基本原理
涡流式传感器是利用金属导体在交流磁场中的电 涡流效应。若一金属板置于一只线圈的附近，它
们之间相互的间距为δ，当线圈输入一交变电流i
时，便产生交变磁通量Φ，金属板在此交变磁场 中会产生感应电流i1， i1在金属体内是闭合的， 所以称之为电涡流或涡流。涡流的大小与金属板
变气隙式差动压力传感器
P
电感式油压传感器 —— 液压传动的各种机械装置
f 20kHz T 30C
电感式接近传感器
电感式接近传感器应用举例 1、生产中测量产品的长度
每个脉冲对应的长度： L0 D / N
被测物总长度：L M L0
2、生产线工件的计数 3、机械手的限位
4、生产工件加工定位 5、时序控制
们与电容C1 、C2的并联阻抗Z1 、Z2作为电桥的
两个桥臂.
R1
C1 L1
Z1 L1 // C1
Z2 L2 // C2
振荡器 ~
R2
C2 L2
U0 检波 放大
图4-22 交流电桥测量电路
2. 调幅式电路
R
晶体振荡器
L
放大
C
检波
输出 滤波
图4-23 调幅式测量电路原理框图
涡流传感器线圈与电容并联组成LC并联谐振回 路，由恒流源石英晶体振荡器供电。没有被测物 体时，并联谐振回路的谐振频率等于激励振荡器 的频率f0，此时LC并联回路呈现阻抗最大。 谐振回路上输出电压U0为：U0 = I0·Z
5
～
M
Φｉ
Φe
d
ie 电涡流传感器原理图
高频激励信号使线圈产生一个高频交变磁场φi，
当被测导体靠近时，在磁场作用范围的导体表层
产生电涡流ie，而电涡流又将产生一交变磁场φe
阻碍外磁场的变化。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
变化即可测厚度。
线圈L2 的感应电压与被测厚度的增大按负幂指数 的规律减小，即
u2 e h
式中 δ——被测金属板的厚度； h——贯穿深度。
h f
测量厚度时，激励频率应选得较低。频率 太高，贯穿深度小于被测厚度，不利于进行厚 度测量，通常选激励频率为1kHz左右。
测薄金属板时，频率一般应略高些，测厚 金属板时，频率应低些。在测量电阻率ρ较小 的材料时，应选较低的频率（如500Hz），测 量ρ较大的材料时，应选用较高的频率（如 2kHz），从而保证在测量不同材料时能得到较 好的线性和灵敏度。
个互感M，它随线圈与导体间距x的减小而增大。
R
M
R1
图4-19 电涡流传感器等效电路
I
U1 L
I1
L1
根据克希霍夫定律，可列出下面的方程：
.
.
.
.
R I jL I jM I 1 U 1
.
.
.
jM I R I jL I 0
11
11
.
. jM I I1 R1 jL1
.
.
I
U1
R jL jM jM
成电量。这便是电涡流传感器的基本原理。
2. 低频透射式电涡流传感器
发射线圈L1和接收线圈L2分置于被测金属板的
上下方。由于低频磁场集肤效应小，渗透深，
当低频(音频范围)电压u1加到线圈L1的两端后， 所产生磁力线的一部分透过金属板,使线圈L2产 生感应电动势u2。但由于涡流消耗部分磁场能 量，使感应电动势u2减少，当金属板越厚时， 损耗的能量越大，输出电动势u2越小。因此， u2的大小与金属板的厚度及材料的性质有关.试 验表明u2随材料厚度h的增加按负指数规律减少, 因此，若金属板材料的性质一定，则利用u2的
4.4 电感式传感器的应用
2
1
3
a
图4-25 加速度传感器 1 悬臂梁；2 差动变压器；3 衔铁
位移测量 振幅测量 转速测量
差动式电感测厚仪
L1和L2为电感传感器的两个线圈，构成桥路相邻两 桥臂，另两个桥臂是C1、C2。4只二极管和4只电阻 R1~R4（减小温度误差）组成相敏整流器。
1.若L1>L2，不论电源极性是 a点为正b点为负（D1，D4导 通）；或a点为负b点为正 （D2，D3导通），d点电位 总是高于c点电位，M的指 针向一个方向偏转。