传感器原理与应用— 电感式.ppt

电参量型-电感式传感器 传统传感器原理 及应用 传统传感器 差动电感电桥测量电路 电感式滚柱直径分选装置 差动变压器传感器的结构类型 电涡流的应用——电磁炉 电磁炉 电磁炉的工作原理 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，使锅底自行发热，烧开锅内的食物。 大直径电涡流探雷器 电涡流传感器测位移及其应用 电涡流转速测量 转速测量原理 若转轴上开z 个槽(或齿)，频率计的读数为f（单位为Hz），则转轴的转速n（单位为r/min）的计算公式为： 电涡流传感器零件计数 测量金属薄膜、板材厚度电涡流测厚仪 测量冷轧板厚度 测量金属镀层或绝缘层厚度 测量金属镀层或绝缘层厚度的计算方法有何区别？ 测量弯曲、波动、变形 对桥梁、丝杆等机械结构的振动测量，须使用多个传感器。 测量尺寸、公差及零件识别 通过测量间隙来测定热膨胀引起的上下平移 测量封口机工作间隙 测量注塑机开合模的间隙 电涡流表面探伤 手持式裂纹测量仪 用掌上型电涡流探伤仪检测飞机裂纹 电磁炉内部的励磁线圈 电涡流不仅沿导体径向分布不均匀，导体内产生的涡流由于趋肤效应，贯穿金属导体的深度有限。 电涡流式传感器 贯穿深度h随激励频率f的升高而逐渐减小，频率越低，贯穿深度越大。 ρ、μ—导体的电阻率和相对磁导率；f—激励频率；k—比例常数。 jm 涡流密度 J jm/e h h1 h2 h3 f1 f2 f3 f3＞f2＞f1 0 图3.62 贯穿深度h与激励频率f的关系 电涡流的贯穿深度： 根据电涡流在导体内的贯穿情况（是否穿透导体），电涡流传感器可分为高频反射式和低频透射式两种结构形式。 电涡流效应 电涡流式传感器 电涡流传感器测厚 思考：高频反射式和低频透射式电涡流传感器有何区别？ ①测量原理 ②结构型式 ③输出信号 ④测量电路 高频反射式电涡流传感器测厚 低频透射式电涡流传感器测厚 高频反射式电涡流传感器 工作原理：基于电涡流效应，当传感器线圈中有一高频交变电流i通过时，在线圈周围有交变磁通φ产生。此交变磁通通过附近的金属板，金属板中产生交变的电涡流i1。由于采用高频激励，此电涡流集中分布在导体表面。交变i1也将产生一个交变的新磁场φ1，φ1与φ方向相反，力图削弱原磁场φ的变化，从而导致线圈的电感量L、阻抗Z和品质因数Q发生变化。在一定范围内，通过测量L、Z或Q的变化就可实现测量。 电涡流式传感器 高频反射式电涡流传感器 结构型式 由一个扁平线圈构成，并通以高频交流激励，通过测量该传感器线圈的电参数，包括电感、阻抗和品质因数的变化来进行测量。 电涡流式传感器 传感器的测量范围与这种传感器线圈外径有关，线圈外径大时，线圈的磁场轴向分布范围大，但磁感应强度的变化梯度小；线圈外径小时则相反。 BP 线圈1 线圈2 d1＞d2 x 0 d1—线圈1的外经；d2—线圈2的外径 图3.28 线圈轴向磁感应强度分布 高频反射式电涡流传感器 被测体的影响：电涡流传感器是利用线圈与被测导体之间的电磁耦合进行工作的，被测导体材料的物理性质、尺寸与形状都与传感器特性密切相关。 被测导体的电导率、磁导率对传感器的灵敏度有影响。 被测体的大小和形状也与灵敏度密切相关。从分析知，若被测体平面，为充分利用电涡流效应，被测体环的直径不应小于线圈直径的1.8倍；若被测体为圆柱体时，只有其直径为线圈直径的3.5倍以上，才不影响测量结果。 对被测体厚度也有一定要求，一般厚度大于0.2mm则不影响测量结果(视激励频率而定)，铜铝等材料更可减薄为70μm。 应用：非接触式非电量检测、探伤、材质鉴别、温湿度测量等。 电涡流式传感器 间隙越大，电涡流越小 间距 油管探伤 Traditional Transducers 电参量型传感器 电量型传感器 电参量型传感器 电阻式传感器 电感式传感器 电容式传感器 电参量型传感器测量电路 电感式传感器(Inductance Transducer)是建立在电磁感应的基础上，利用线圈自感或互感的变化实现非电量的测量。这类传感器的主要特征是具有线圈绕组 。 利用磁路磁阻变化引起传感器线圈的自感或互感变化来测量的传感器，分别称为自感式传感器和互感式传感器（又称差动变压器式传感器），故又通称为变磁阻式传感器。 电感式传感器还包括基于电涡流效应的涡流效应的电涡流传感器(Electric Eddy Transducer)，利用电磁感应原理的感应同步器(Inductive Synchronizer，将在数字传感器中讲述)等。 电感式传感器 电感式传感器 自感式传感器（电参量型） 互感式传感器—差动变压器式（电量型） 电涡流式传感器 高频反射式（电参量型）