电涡流传感器(zk).ppt

* * §3.7 电涡流式传感器(补充内容) 1.建立在电涡流效应的基础上的。 2.主要是用来测量与金属有关的物理量的测量。 如：金属的位移、厚度、硬度、表面温度、振动等。 3.能够进行非接触式的无损测量。 一、基本原理 等效电阻 等效电感 电涡流环路折算到 线圈上的等效电阻 电涡流环路折算到 线圈上的等效电感 品质因素 讨论：金属靠近线圈越近 等效电阻 等效电感 1.金属靠近线圈越近→M↑→Req↑ 3.金属靠近线圈越近→Q↓( Q＜Qo) 2.金属靠近线圈越近→M↑→Leq↓ 二、电涡流的形成范围 （一）总体概况： 3.电涡流在深度分布上不仅有变化范围，在半径方向上也有一定的范围。 1.电涡流随x/ros的增大迅速减小，在x＞ros时产生的涡流很微弱。 ros：线圈的外半径 1.电涡流的分布是不均匀的。 2.电涡流的分布密度不仅与线圈与金属导体的距离有关，而且只能在金属导体的表面薄层内形成，且线圈的激励源频率越高，电涡流的分布越趋向与表面，反之频率越低电涡流的穿透力越强，即涡流层越厚。 （二）电涡流与线圈和金属导体的距离x的关系： 2.为了得到较强的电涡流，一般要求x/ros=0.05～0.15。 （三）电涡流的径向范围： 1.当电涡流的半径r=0时，电涡流的密度为零。电涡流的半径r越大，电涡流的密度越大。当电涡流的半径r=线圈的外半径ros时，电涡流的密度最大，随后随着r的增大，电涡流的密度减小。即电涡流相当于一个孔状分布。 2.当线圈的外半径ros确定时，电涡流的径向范围也确定。在r= 1.8ros时，电涡流衰减至最大值的50﹪。 由于导体的趋肤效应，磁场不能透过金属导体的所有厚度，电涡流密度在金属导体中轴向分布以指数规律在衰减。激励源的频率越大，轴向贯穿的深度越小。因此电涡流传感器分为高频反射式和低频透射式两种。 （四）电涡流传感器的轴向贯穿深度。 1、变间隙型电涡流传感器（高频反射式） Kr：相对灵敏度 D：被测体直径 d：线圈直径 见教材P75第一自然段。 发射线圈 接收线圈 2、低频透射式电涡流传感器 —— 测量金属材料厚度 越小 M越厚， 无M： 最大 发射线圈 接收线圈 发射线圈 接收线圈 有M：金属内产生涡流，消耗磁场，使接收线圈L2的磁通量减小 减小 三、电涡流传感器的测量电路 Z：电桥电路 L：谐振电路 目的：将阻抗Z，电感L、品质因数Q的变化转化 为电压或电流信号。 调幅式 调频式 1.交流电桥测量电路 2、调幅式电路 最大 最大 无M： 有M： 降低 降低 石英晶体振荡器 恒流源：f 0、i 0 3、调频式电路 例1：测量位移 四、应用举例 （2）汽轮机主轴的轴向窜动 量程：0 ~ 30mm 分辨率：0.1% （1）液位监控系统 例2：测量转速 齿轮齿数 例3：测量膜厚 膜厚