第3章 电感式传感器打印稿.ppt

1 1—气缸 2—活塞 3—推杆 4—被测滚柱 5—落料管 6—电感测微器 7—钨钢测头 8—限位挡板 9—电磁翻板 10—容器（料斗） 落料振动台 （1）大直径电涡流探雷器 （2）电涡流式通道安全检查门 4. 测量电路 （1）调频式电路 传感器线圈接入 LC 振荡回路，当传感器与被测导体距离 x 改变时，在涡流影响下，传感器的电感变化，将导致振荡频率的变化，该变化的频率是距离 x 的函数 f ＝L(x)，该频率可由数字频率计直接测量，或者通过 F- V 变换，用数字电压表测量对应的电压。 用于涡流传感器的测量电路主要由线圈L和已知电容C组成LC并联谐振回路，传感器线圈等效电感的变化使并联谐振回路的谐振频率发生变化，将其被测量变换为电压或电流信号输出。有调幅式和调频式两种。 （2） 调幅式电路 传感器线圈 L 和电容器 C 并联组成谐振回路，石英晶体组成石英晶体振荡电路。石英晶体振荡器起一个恒流源的作用，给谐振回路提供一个稳定频率（f0）激励电流 i0 ，LC 回路输出电压为 当金属导体远离或被去掉时，LC并联谐振回路谐振频率即为石英振荡频率f0 ，回路呈现的阻抗最大，谐振回路上的输出电压也最大；当金属导体靠近传感器线圈时，线圈的等效电感L发生变化，导致回路失谐，从而使输出电压降低，L的数值随距离x的变化而变化；因此，输出电压也随x而变化。输出电压经过放大、检波后，由指示仪表直接显示出 x 的大小。 式中 Z——LC 回路的阻抗。 5. 电涡流传感器的特点及灵敏度的影响因素 （1）被测物材质：电导率越高，灵敏度越大；磁性材料涡流损耗大，导致灵敏度降低。表面镀层、裂纹也影响灵敏度； （2）被测物形状和大小：电涡流可视为圈数只有一匝的环形封闭线圈，当传感器线圈尺寸、激励电流以及与被测物距离一定时，产生的涡流环的直径也一定。若板状被测物的最小尺寸小于该直径，则不能很好利用涡流效应，使灵敏度下降。 一般要求，被测金属的最小尺寸大于传感器线圈直径的1.8 倍；被测物为圆柱体时，其直径要求大于线圈直径的3.5倍。 （3）安装位置：在传感器周围磁场范围内，不应有非被测对象的金属物体，否则，会产生干扰，导致灵敏度下降和线性范围减小。实测表明，非被测金属离传感器线圈的距离必须大于线圈的直径。 灵敏度的影响因素： 特点：非接触测量，灵敏度、分辨力高，量程较大，结构简单，使用方便，不受油液等介质影响。 二、低频透射式电涡流传感器 金属导体内电涡流的贯穿深度?与线圈激励电流的频率有关，频率越低，贯穿深度越厚。因此采用低频电流激励时，可以测量金属导体的厚度。 (a)原理图 (b)接收线圈感应电势与厚度关系曲线 测厚原理：发射线圈Ll和接收线圈L2分别处于被测金属材料M的两边。由振荡器产生的音频电压u1加到L1的两端后，线圈中流过一个同频率的交流电流，并在其周围产生一交变磁场。如果不存 在被测材料M，L1的磁场就能直接贯穿L2 ，L2的两端会产生一交变感应电动势u2。放置一金属板M后，L1产生的交变磁场在M中会产生涡流 i，这个涡流损耗了L1的部分磁场能量，使其贯穿M后耦合到L2的磁通量减少，引起感应电势u2的下降。当激励频率f 、L1和L2的结构、线圈匝数以及相对位置一定时，线圈L2中的感应电动势u2的大小就与被测材料的厚度 t 成反比。 涡流探头图片 1. 位移测量 2. 振幅测量 3. 转速测量 4. 尺寸测量 5.涡流探伤仪 6. 接近开关 7.金属探测 8.电磁炉 三、电涡流式传感器的应用 电涡流探头线圈电感量的大小，与被测物形状、尺寸、电导率、导磁率、表面因素、距离等有关。如果仅改变一个参数而保持其它参数不变，就可把该参数的变化转换为电感量L的变化。因此电涡流传感器广泛应用于对位移、振动、速度、应力、材料表面镀层厚度、表面损伤、表面温度、表面硬度、材料型号、电解质浓度等进行非接触式连续测量。 集成一体化非接触电感位移传感器 电感式接近开关 电感式位移传感器 1. 位移测量 电涡流传感器的等效阻抗 Z 与被测材料的电阻率ρ、导磁率μr、激磁频率 f 及线圈与被测件间的距离x有关。当ρ、μr、f 确定后，Z只与x有关，通过适当的测量电路，可得到输出电压与距离x的关系。在曲线中部呈线性关系，一般其线性范围为扁平线圈外径的1/3~1/5，线性误差约为(3~4)%。 所以电涡流传感器可以测量位移，如汽轮机主轴的轴向窜动（a）、磨床换向阀、先导阀的位移（b