自动检测与转换技术 教学课件 ppt 作者 罗振成 张桂枝 主编 杨兴 郭俊杰 副主编检测2.ppt

金属探测原理分析 就是利用的电涡流效应。 知识拓展1 在工业控制中为了方便利用电涡流效应做成了接近开关 参数： 额定工作距离：4mm， 安装方式：非齐平， 输出类型：PNP， 输出功能：常闭， 电源电压：10-30VDC， 额定电流：≤200mA， 开关频率：2500Hz， 连接方式：M8连接器。 额定压降：1.5V 测转速 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 利用电涡流效应测位移 掌上型电涡流探伤仪 知识扩展2： 差动变压器 (2) 相敏检波电路 力和力矩的测量 微小位移的测量 项目2 金属探测 项目2 金属探测 项目目标 项目要求: 金属探测原理 应用场合 项目内容 知识点：电涡流效应 电路连接与调试（填写器材表、过程记录表、调试过程表） 考核评定（自评、互评、教师评定） 知识拓展（其他方面的应用、差动变压器） 安检门 手持金属探测器 知识一：电涡流效应 当线圈通以正弦交变电流I1时，线圈周围空间必然产生正弦交变磁场H1，使置于此磁场中的金属导体中感应电涡流I2，I2又产生新的交变磁场H2。H2的作用将反抗原磁场H1，由于磁场H2的作用，涡流要消耗一部分能量，导致线圈的等效阻抗发生变化。线圈阻抗的变化完全取决于被测金属导体的电涡流效应。传感器线圈受电涡流影响时的等效阻抗Z的函数关系式为 . . . . . . . . Z=F(ρ,μ,r,f,x) 根据基尔霍夫第二定律，可列出如下方程： 解得等效阻抗Z的表达式为 式中：Req——线圈受电涡流影响后的等效电阻 Leq——线圈受电涡流影响后的等效电感 线圈的等效品质因数Q值为 电涡流无损探伤 基本特性 差动变压器等效电路所示。 当次级开路时 根据电磁感应定律， 次级绕组中感应电势的表达式分别为 式中，M1、M2为初级绕组与两次级绕组的互感。  由于次级两绕组反相串联，且考虑到次级开路，则由以上关系可得 输出电压的有效值为 上式说明，当激磁电压的幅值U和角频率ω、 初级绕组的直流电阻r1及电感L1为定值时，差动变压器输出电压仅仅是初级绕组与两个次级绕组之间互感之差的函数。因此，只要求出互感M1和M2对活动衔铁位移x的关系式，即可得到螺线管式差动变压器的基本特性表达式。 差动变压器式传感器测量电路 差动变压器的输出是交流电压，若用交流电压表测量，只能反映衔铁位移的大小，不能反映移动的方向。另外，其测量值中将包含零点残余电压。为了达到能辨别移动方向和消除零点残余电压的目的，实际测量时，常常采用差动整流电路和相敏检波电路。  (1) 差动整流电路 这种电路是把差动变压器的两个次级输出电压分别整流， 然后将整流的电压或电流的差值作为输出，给出了几种典型电路形式, 其中图（a）、（c）适用于交流阻抗负载，图（b）、 （d）适用于低阻抗负载， 电阻R0用于调整零点残余电压。 差动整流电路 （a） 半波电压输出；（b） 半波电流输出； （c） 全波电压输出； （d） 全波电流输出 差动变压器式传感器的应用 差动变压器式传感器可以直接用于位移测量，也可以测量与位移有关的任何机械量，如振动、加速度、应变、比重、张力和厚度等。  差动变压器式加速度传感器原理图 1－线圈 2－衔铁 3－弹性元件 优点：承受轴向力时应力分布均匀； 当长径比较小时，受横向偏心的分力的影响较小。 1－测端 2－防尘罩 3－轴套 4－圆片簧 5－测杆 6－磁筒 7－磁芯 8－线圈 9－弹簧 10－导线