自动检测技术梁森版第四章节.ppt

机电类《自动检测技术及应用》多媒体课件 （共13章，第四章）统一书号：ISBN 978-7-111-34300-4课程配套网站或 2012年7月版 第四章 电涡流传感器 本章介绍电涡流效应、趋肤效应、电涡流传感器的原理、电涡流探头结构、特性、调幅、调频转换电路，电涡流线性位移传感器、安检门、裂纹检测等的应用，介绍接近开关的概念、分类、特性、结构、工作原理、特性参数及其应用。 第四章 电涡流传感器 目录 4.1 电涡流传感器的工作原理 4.2 电涡流传感器的结构及特性 4.3 电涡流传感器的测量转换电路 4.4 电涡流传感器的应用 4.5 接近开关及应用 第一节 电涡流传感器工作原理 电涡流效应演示 电工钢（硅钢、矽钢）具有较大的电阻率和磁通密度，较小的纠顽力、电导率、剩磁和铁芯损耗 ，减小了变压器的损耗，提高了效率。 软磁铁氧体具有较大的电阻率，所以电涡流损耗较小。与硅钢比较，在中频时还能有较高的磁导率。但是单位体积中储存的磁能较低，饱合磁化强度也较低（只有纯铁的1/5），因而不适合用于低频领域，而广泛应用于在1MHz以下的逆变电源中。 电涡流在日常生活中的应用——电磁炉 干净、高效的 电磁炉 铁磁材料制作的锅具底部既有较大的磁滞损耗,又能产生较大的电涡流,才能产生较大的热量 锅具与励磁线圈的距离增大时，电涡流减小，产生报警信号，停止励磁。 电磁炉内部的励磁线圈 电涡流在工业中的应用——中频炉 将工频50HZ交流电转变为直流电，再逆变为中频（300HZ以上至1000HZ）电压，接到中频炉的中频绕组两端，在绕组中产生高密度的交变磁力线，耐高温容器里盛放的金属原料内部产生很大的电涡流，使金属的温度升高，甚至融化。中频炉广 泛用于有色金属的 熔炼、淬火或锻压。 趋肤效应（集肤效应） 交变磁场的频率f 越高，电涡流的渗透深度就越浅，趋肤效应越严重。可以利用趋肤效应来控制非电量的检测深度。 圆形导线中的电缆电流趋肤效应示意图 a）直流电流时的均匀分布 b）中频电流时中心部位电密度减小 c）高频电流时，电流线趋向表面分布 二、电涡流线圈等效阻抗分析 . 影响电涡流线圈等效阻抗的因数 如果控制上式中的f、μ、σ、r不变，电涡流线圈的阻抗Z 就成为线圈与被测金属体的间距δ的单值函数，属于非接触式测量。 电涡流线圈的等效阻抗 式中 R、L——电涡流线圈靠近被测导体时的等效电阻和等效电感。 电涡流线圈在不同情况下的品质因数 Q值越大，曲线越尖锐，后级检测电路得到的电压就越高。 电涡流用于其他非电量的测量 检测深度的控制：电涡流线圈的激励频率一般设定在100kHz~1MHz。频率越低，有效测量距离越大，能够检测被测金属体内部参数的深度也越深。 第二节 电涡流传感器结构及特性 电涡流探头外形及 调理电路前置器 电涡流探头内部结构 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 7—阈值指示灯 8—输出屏蔽电缆线 9—电缆插头 YD9800系列电涡流位移传感器特性 探头的直径与测量范围及分辨力之间有何关系？ 电涡流线圈的直径越大，探测范围就越大——电涡流探雷器 第三节 电涡流传感器的测量转换电路 一种为调幅（AM）式电路， 另一种为调频电路（PM）。 AM：用低频信号去调制高频载波的振幅，使其振幅按低频调制信号的规律而变化。 PM：用低频信号去调制高频载波的频率，使其频率按低频调制信号的规律而变化。其幅度虽然也有变化， 一、调幅（AM）式电路 石英振荡器产生稳频、稳幅高频振荡电压（100kHz~2MHz）用于激励电涡流线圈。金属材料在高频磁场中产生电涡流，引起电涡流线圈两端电压的衰减，输出电压Uo反映了金属体与电涡流线圈的间距。 部分常用材料对振荡器振幅的衰减系数 人的手、泥土或装满水的玻璃杯能对振荡器的振幅产生明显的衰减吗？ 定频调幅式电路的幅频曲线 4根曲线与f0的交点决定调幅电路的输出电压 0－探头与被测物间距很远时 1－非磁性金属、间距较大时 2－非磁性金属、间距较小时（Q值降低） 3－磁性金属、间距较小时（铁磁损耗较大，Q值大幅降低） 二、调频（FM）式电路 当电涡流线圈与被测体的距离x 变小时，电涡流线圈的电感量L 也随之变小（非铁质），同时引起LC 振荡器的输出电压及频率变高。如果希望用模拟仪表进行显示或记录时，使用“鉴频器”，可以将? f 转换为电压?Uo 。 并联谐振回路的谐振频率 设电涡流线圈的初始电感量L=0.8mH，微调电容C 0 =200pF， （1pF＝10-12F） 求：探头中的振荡器的初始频率f 0 。 （一般将振荡器