电涡流传感器()
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)
Your company slogan
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
Your company slogan
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。
Your company slogan
Your company slogan
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
Your company slogan
1 电涡流式传感器原理
传感器线圈的等效阻抗
Your company slogan
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 （
电涡流传感器结构
电涡流传感器结构电涡流传感器是一种常用的非接触式传感器，它利用电涡流效应来测量物体的位置、速度和形状等参数。
本文将从电涡流传感器的结构、工作原理和应用领域等方面进行详细介绍。
一、电涡流传感器的结构电涡流传感器的主要部件包括传感器头、激励线圈、接收线圈和信号处理电路等。
1. 传感器头：传感器头是电涡流传感器的核心部件，它通常由铜或铝制成。
传感器头的外形多为圆柱形，底部设置了一个槽口，用于安装激励和接收线圈。
2. 激励线圈：激励线圈通过通电产生交变磁场，激励物体产生电涡流。
激励线圈通常由多层绕组构成，以增强磁场的强度和稳定性。
3. 接收线圈：接收线圈用于检测物体产生的电涡流，并将其转化为电信号。
接收线圈通常与激励线圈相互独立，但它们之间的距离很近，以提高传感器的灵敏度和响应速度。
4. 信号处理电路：信号处理电路对接收到的电信号进行放大、滤波和解调等处理，以获得准确的测量结果。
信号处理电路通常由模拟电路和数字电路组成，可以根据不同的应用需求进行设计。
二、电涡流传感器的工作原理电涡流传感器的工作原理基于电磁感应和电涡流效应。
当激励线圈通电时，会在传感器头附近产生一个交变磁场。
当传感器头靠近导电物体时，物体内部会感应出一个感应电流，即电涡流。
这个电涡流的方向和大小与物体的导电性、形状和相对速度等因素有关。
接收线圈检测到电涡流的变化，并将其转化为电信号。
信号处理电路对接收到的电信号进行处理，得到物体的位置、速度和形状等参数。
三、电涡流传感器的应用领域电涡流传感器广泛应用于工业自动化、航空航天、汽车制造、医疗设备等领域。
1. 位移测量：电涡流传感器可用于测量物体的位移，如测量机械零件的偏心量、轴向位移等。
2. 速度测量：电涡流传感器可以测量物体的速度，如测量转子的转速、涡轮的叶片速度等。
3. 形状测量：电涡流传感器可以测量物体的形状，如测量管道的弯曲程度、板材的变形等。
4. 材料检测：电涡流传感器可以用于检测材料的导电性和缺陷，如检测金属管道的腐蚀程度、焊接接头的质量等。
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。
简述电涡流式传感器的应用
简述电涡流式传感器的应用
电涡流式传感器是一种常用的非接触式传感器，其原理是利用电磁感应的原理来检测物体的位置、速度和形状等参数。
它由一个发射电磁场的探头和一个接收电磁场的传感器组成。
电涡流式传感器具有高精度、快速响应、无磨损等特点，因此在许多领域得到广泛应用。
以下是几个典型的应用：
1. 接触式测量：电涡流式传感器可以用于接触式测量物体的厚度、直径和形状等参数。
例如，在汽车工业中，可以使用电涡流传感器来测量制动盘的磨损程度和真圆度，以保证制动盘的性能和安全性。
2. 无损检测：电涡流式传感器可以通过扫描物体表面的电磁场变化来检测材料的缺陷、裂纹和腐蚀等问题。
在航空、航天和金属加工等行业中，电涡流式传感器被广泛用于无损检测领域。
3. 速度测量：电涡流式传感器可以用来测量物体的速度和加速度。
例如，在汽车工业中，可以使用电涡流传感器来测量车轮的转速，以调整刹车的力度和保持安全性。
4. 位置控制：电涡流式传感器可以用于物体的位置反馈控制。
例如，在机器人控制系统中，可以使用电涡流传感器来检测机器人臂的位置，以精确控制其运动。
5. 涡流制动：电涡流式传感器可以用于制动系统中的涡流制动。
通过测量转子的旋转速度和位置，可以实现刹车力的控制和调
整，提高刹车系统的稳定性和安全性。
总体而言，电涡流式传感器在工业生产、机械制造、汽车工程、航空航天等领域都有广泛的应用，为产品质量控制和生产自动化提供了重要的技术支持。
电涡流式传感器
由上式可知涡流穿透深度h与激励电流频率ƒ有关，所以涡流传 高频反射式或低频透射式 感器根据激励频率高低，可以分为高频反射式 低频透射式 高频反射式 低频透射式两 大类。
返 回 上一页 下一页
1. 高频反射式电涡流传感器
1. 线圈 2. 框架 3．框架衬套 4． 支架 5．电缆 6．插头
返
回
上一页
下一页
返
回
上一页
下一页
8.3.1 电涡流式传感器的工作原理
1. 基本原理 2．等效电路 3. 测量电路
返
回
上一页
下一页
1. 基本原理
线圈置于金属导体附近： 线圈中通以高频信号 is 正弦交变磁场 H1 金属导体内就会产生涡流 涡流产生电磁场 反作用于线圈 ,改变了电感
电感变化程度取于线圈L的外形尺寸，线圈L至金属板之间的距离， 金属板材料的电阻率和磁导率 以及is的频率等 。
返
回
上一页
下一页
3．厚度测量
电涡流式厚度计的测量原理图
返
回
上一页
下一页
4．转速测量
f N = × 60 n
返 回 上一页
f——频率值(Hz)； n——旋转体的槽(齿)数； N——被测轴的转速(r／min)。
下一页
5. 涡流探伤
可以用来检查金属的表面裂纹、 可以用来检查金属的表面裂纹、热处理裂纹以 及用于焊接部位的探伤等。 及用于焊接部位的探伤等。 综合参数(x, ρ, µ)的变化将引起传感器参数的 综合参数 的变化将引起传感器参数的 变化， 变化，通过测量传感器参数的变化即可达到探 伤的目的。 伤的目的。 在探伤时导体与线圈之间是有着相对运动速度 的，在测量线圈上就会产生调制频率信号
实验06(电涡流传感器)实验报告
实验六-电涡流传感器实验1：电涡流传感器位移实验一、实验目的了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。
二、实验原理通过交变电流的线圈产生交变磁场，当金属体处在交变磁场时，根据电磁感应原理，金属体内产生电流，该电流在金属体内自行闭合，并呈旋涡状，故称为涡流。
涡流的大小与金属导体的电阻率、导磁率、厚度、线圈激磁电流频率及线圈与金属体表面的距离ｘ等参数有关。
电涡流的产生必然要消耗一部分磁场能量，从而改变激磁线线圈阻抗，涡流传感器就是基于这种涡流效应制成的。
电涡流工作在非接触状态(线圈与金属体表面不接触)，当线圈与金属体表面的距离ｘ以外的所有参数一定时可以进行位移测量。
三、实验器械主机箱、电涡流传感器实验模板、电涡流传感器、测微头、被测体(铁圆片)。
四、实验接线图五、实验数据记录以及数据分析实验数据如下：实验数据拟合图像如下：数据分析：由图像可知，位移-输出电压曲线的线性区域是0.4mm~4.4mm，进行正、负位移测量时的最佳工作点2.4mm处。
实验拟合直线方程为：y=1.9885x-0.8639灵敏度和非线性误差计算：测量范围为1mm时，灵敏度为1.0677（V/mm），非线性误差为20.426%测量范围为3 mm时，灵敏度为1.7738（V/mm），非线性误差为12.244%六、实验备注电涡流传感器的量程与哪些因素有关，如果需要测量±5mm 的量程应如何设计传感器？与被测物体的磁导率，电导率，尺寸因子，探头线圈的电流强度和频率有关。
通过调节前面五个因素的组合来达到所需要的量程。
实验2：被测体材质对电涡流传感器特性影响一、实验目的了解不同的被测体材料对电涡流传感器性能的影响。
二、实验原理涡流效应与金属导体本身的电阻率和磁导率有关，因此不同的材料就会有不同的性能。
三、实验器械和实验1相同，另加铜和铝的被测体。
四、实验接线图和实验1相同。
五、实验数据记录以及数据分析实验数据记录如下：被测物体材料为铝时被测物体材料为铜时实验数据拟合图像如下：材料为铝，量程为1mm和3mm数据分析：由图像可知，位移-输出电压曲线的线性区域是0.1mm~1.0mm。
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。
3.3电涡流式传感器
旋转体转动时，传感器将周期性地改变输出信号，此电压经放大、 整形，可由频率计测出频率值。
这种转速传感器可实现非接触式测量，抗污染能力很强，可安装在 旋转轴近旁长期对被测转速进行监视。最高测量转速可达600000r/min。
N
f n
60
f——频率值(Hz)； n——旋转体的槽(齿)数； N——被测轴的转速(r／min)。
h 5030
r f
( cm )
式中, ρ——导体电阻率(Ω·cm)； r——导体相对磁导率； ƒ ——交变磁场频率(Hz)。 可见，h与激励电流频率有关，故电涡流传感器按激 励频率高低，可分为高频反射式和低频透射式两大类。
15
1. 高频反射式电涡流传感器
1. 线圈 2. 框架 3．框架衬套 4． 支架 5．电缆 6．插头
Leq
Req
由以上两式可知： 1、由于电涡流影响，线圈复阻抗的实部（等效阻抗）增大， 虚部（等效电感）减小，故线圈等效品质因数Q下降。 2、电涡流传感器的等效电气参数都是互感系数M2的函数。通 常总是利用其等效电感的变化组成测量电路，故电涡流传感器 属于电感式（互感式）传感器。
10
3. 测量电路
由式上式解得等效阻抗Z 的表达式为 h
& & & & R1 I1 j L1 I1 j MI 2 U1 ra & R I j L I 0 & & j MI1 2 2 2 2
U1
I 1
Ⅰ
I 2
L1 L2
Ⅱ
R2
传感器线圈
电涡流短路环
2 2 2 2 & U1 M M Z R1 2 R2 j L1 2 L2 2 2 2 2 & R2 L2 R2 L2 I1
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
若控制上述参数中的一个发生 若控制上述参数中的一个发生 变化，其余不变， 变化，其余不变，就能构成测 量该参数的传感器 !
电涡流式通道安全检查门
安检门的内部设置有发射线圈 和接收线圈。当有金属物体通过 时，交变磁场就会在该金属导体 表面产生电涡流，会在接收线圈 中感应出电压，计算机根据感应 电压的大小、相位来判定金属物 体的大小。在安检门的侧面还安 装一台“软x光”扫描仪，它对 人体、胶卷无害，用软件处理的 方法，可合成完整的光学图像。
组
员：付 敏 宋吉龙 申东权 余、具体应用
电涡流效应：成块的金属物体置于变化着 电涡流效应：
的磁场中，或者在磁场中运动时， 的磁场中，或者在磁场中运动时，在金 属导体中会感应出一圈圈自相闭合的电 流。
一、工作原理
一、工作原理
线圈的电感 、阻抗和品质因数的 变化程度取决于什么呢？ 变化程度取决于什么呢？
二、具体应用
电磁炉：
二、具体应用
电磁炉 内部 的励磁 线圈
高频电流通过励磁线圈，产生交变磁场， 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。 在铁质锅底会产生无数的电涡流。使锅底 自行发热，烧开锅内的食物。 自行发热，烧开锅内的食物。
谢谢！