第五章--电涡流式传感器.ppt

安全门原理：L11、L12为发射线圈，L21、L22为接收线圈，密封在门框内。晶振产生的音频信号通过L11、L12在线圈周围产生同频率的交变磁场。因为L11、L12与L21、L22相互垂直，成电气正交状态，无磁路交链，U0=0。当有金属物体通过L11、L12形成的交变磁场H1时，交变磁场就会在该金属导体表面产生电涡流。电涡流也将产生一个新的微弱磁场H2，但与L21、L22不再正交，因此可以在L21、L22中感应出电压。计算机根据感应电压的大小确定金属物体的大小。 通常配置x光扫描仪进行成像扫描。更严格的用弱能量的中子发射管和质谱仪来检测密封的箱包中的爆炸物等化学物品。 （5）表面探伤 （7）探雷 （4）镀层厚度测量 图3-49 输油管表面裂纹检测 利用电涡流传感器可以检查金属表面(已涂防锈漆)的裂纹以及焊接处的缺陷等。检测过程中，传感器与被测导体保持距离不变。由于缺陷将引起导体电导率、磁导率的变化，使电涡流变小，从而引起输出电压突变。 图3-49是用电涡流探头检测高压输油管表面裂纹的示意图。两只导向辊以相同的方向旋转，油管在它们的驱动下，匀速地在楔形电涡流探头下方转动，并向前挪动。探头对油管表面逐点扫描，得到图3-50的输出信号。当油管存在裂纹时，电涡流所走的路程大为增加(见图3-49b)，所以电涡流突然减小，输出波形如图3-50中的“尖峰”所示。该信号十分紊乱，用肉眼很难分辨出缺陷性质。 将该信号通过带通滤波器，滤去表面不平整、抖动等因素造成的异常输出后，得到图3-50b中的两个尖峰信号。调节电压比较器的阈值电压，得到真正的缺陷信号。 图3-50 探伤输出信号 图3-51 金属镀层厚度检测 （6）金属镀层厚度检测 用电涡流原理可以测量塑料表面金属镀层的厚度，以及印刷电路版铜箔的厚度等。如图3-51所示。 由于存在集肤效应，镀层越簿，电涡流越小。根据输出的电压大小确定厚度。事先需用电涡流仪对标准厚度的镀层作出“厚度-输出”电压 的标定曲线来对照。 （7）探雷 （8）接近开关简介 接近开关又称无触点行程开关。它能在一定的距离(几毫米至几十毫米)内检测有无物体靠近。当物体与其接近到设定距离时，就可以发出“动作”信号，而不象机械式行程开关那样，需要施加机械力。它给出的是开关信号(高电平或低电平)，多数接近开关具有较大的负载能力，能直接驱动中间继电器。 接近开关的核心部分是“感辨头”，它必须对正在接近的物体有很高的感辨能力。在生物界里，眼镜蛇的尾部能感辨出人体发出的红外线。而电涡流探头就能感辨金属导体的靠近。 接近开关可以用于高速计数、测速，确定金属物体的存在和位置，测量物位和液位，用于人体保护和防盗以及无触点按钮等。接近开关的定位精度、操作频率、使用寿命、安装调整的方便性和耐磨性、耐腐蚀性等也是一般机械式行程开关所不能相比的。 接近开关的外形如图3-52和3-53所示，可根据不同的用途选择不同的型号。图中a）便于调整与被测物的间距，b）、c）可用于板材的检测，d）、e）可用于线材的检测。 图3-52 接近开关的结构形式一 a)圆柱形 b)平面安装型 * 第五章 电涡流式传感器 在电路中，我们学过：当导体处于交变磁场中时，铁心会因电磁感应而在内部产生自行闭合的电涡流而发热。因而，为了减小电涡流，避免发热，变压器和交流电动机的铁心都是用硅钢片叠制成的。生产生活中也可以利用电涡流做有用的工作，比如电磁炉、中频炉、高频淬火等都是利用电涡流原理而工作的。 电涡流式传感器是基于电涡流效应原理制成的传感器。 1. 工作原理 金属导体置于变化着的磁场中，导体内就会产生感应电流，电流就像水中的漩涡一样在导体内转圈，称之为电涡流或涡流。这种现象称为涡流效应。如图3-35. a) b) 图3-35 涡流式传感器基本原理图 一个通有交变电流I1的传感器线圈，由于电流的变化，在线圈周围就产生一个交变磁场H1，当被测金属置于该磁场范围内，金属导体内便产生涡流I2，涡流也将产生一个新磁场H2 ， H2与H1方向相反，因而抵消部分原磁场，从而导致线圈的电感量L、阻抗Z和品质因数Q发生变化 。 线圈与金属导体之间存在磁性联系。 涡流效应的特性： 由于涡流效应在金属导体内产生电涡流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。 电涡流具有集肤效应，它与激励源频率f、工件的电导率?、磁导率?等有关。频率越高，电涡流的渗透深度就越浅，集肤效应就越严重。 由于存