电涡流实验模块

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1、7号电涡流实验模块7.1实验目的:7.1.1、掌握电涡流传感器的转换原理、型号、使用方法，叙述辅助部分的设计和工作原理。7.1.2、了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性、了解不同的被测体材料对电涡流传感器性能的彩响、以及了解电涡流传感器用于位移限位的原理与方法。7.2实验设备和元件：X.2.1实验设备：7号电涡流传感器实验模块、位移测量实验模块、直流电源、数显单元、测微头、铁関片、不锈钢、铝片。7.3实验内容：*X.3.1、利用网络或图书馆等，首先掌握敏感（传感）元件的转换原理、型号、使用方法、以及信价比等，整理成不少于3000字的说明书。电涡流传感器工作原理：根据法拉利

2、电磁感应原理，块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时（与金属是否块状无关，且切割不变化的磁场时无涡流），导体内将产生呈涡旋状的感应电流，此电流叫电涡流，以上现象称为电涡流效应。而根据电涡流效应制成的传感器称为电涡流式传感器。被测体前置器屮高频振荡电流通过延伸电缆流入探头线圈，在探头头部的线圈屮产生交变的磁场。当被测金属体靠近这一磁场，则在此金属表面产生感应电流，与此同时该电涡流场也产生一个方向与头部线圈方向相反的交变磁场，山于其反作用，使头部线圈髙频电流的幅度和相位得到改变（线圈的有效阻抗），这一变化与金属体磁导率、电导率、线圈的几何形状、几何尺寸、电流频率

3、以及头部线圈到金属导体表面的距离等参数冇关。通常假定金属导体材质均匀目•性能是线性和各项同性，则线圈和金属导体系统的物理性质可由金属导体的电导率6、磁导率g、尺寸因子工、头部体线圈与金属导体表而的距离D、电流强度I和频率3参数来描述。则线圈特征阻抗可用Z=F（t,g,6,D,I,co）函数来表示。通常我们能做到控制T,&6,1,①这几个参数在一定范围内不变，则线圈的特征阻抗Z就成为距离D的单值函数，虽然它整个函数是一非线性的，其函数特征为型曲线，但可以选取它近似为线性的一段°于此,通过前置器电子线路的处理，将线圈阻抗Z的变化，即头部体线圈与金属导体的距离D的变化转化成电压或电

4、流的变化。输出信号的大小随探头到被测体表而之间的间距而变化，电涡流传感器就是根据这一原理实现对金属物体的位移、振动等参数的测量。电涡流传感器的优点：在高速旋转机械和往复式运动机械的状态分析，振动研究、分析测最屮，对非接触的高精度振动、位移信号，能连续准确地采集到转子振动状态的多种参数。如轴的径向振动、振幅以及轴向位置。从转子动力学、轴承学的理论上分析，大型旋转机械的运动状态，主要収决于其核心一转轴，而电涡流传感器，能直接非接触测量转轴的状态，对诸如转子的不平衡、不对屮、轴承擀损、轴裂纹及发生摩擦等机械问题的早期判定，可提供关键的信息。电涡流传感器以其长期工作可靠性好、测量范围

5、宽、灵敏度高、分辨率高、响应速度快、抗T扰力强、不受油污等介质的影响、结构简单等优点，在人型旋转机械状态的在线监测与故障诊断中得到广泛应用。电涡流传感器类型：分为高频反射式电涡流传感器和低频透射式电涡流传感器。低频透射式传感器采用低频激励，因此有较大的贯穿深度，适合于测量金属材料的厚度。激励频率的选择原则为：待测导体的厚度人，应选择较低的激励频率以保证线性度，反Z则使用较高激励频率以提高灵做度。被测体对电涡流传感器特性的影响：1.被测体材料对传感器的彩响传感器特性与被测体的电导率6、磁导率g有关，当被测体为导磁材料（如普通钢、结构钢等）

6、

7、

8、于涡流效应和磁效应同吋存在，磁效应

9、反作用于涡流效应，使得涡流效应减弱，即传感器的灵傲度降低。而当被测体为弱导磁材料（如铜，铝，合金钢等）时，由于磁效应弱，相对來说涡流效应要强，因此传感器感应灵敏度要高。2.被测体表而平整度对传感器的影响不规则的被测体表而，会给实际的测量带來附加误差，因此对被测体表面应该平整光滑,不应存在凸起、洞眼、刻痕、凹槽等缺陷。一般要求，对于振动测量的被测表而粗糙度要求在0.4um〜0.8umZ间；对于位移测量被测表面粗糙度要求在0.4um〜1.6umZ间。1.被测体表而磁效应对传感器的影响电涡流效应主要集屮在被测体表而，如果由于加工过程屮形成残磁效应，以及淬火不均匀、硬度不均匀、金相组

10、织不均匀、结晶结构不均匀等都会影响传感器特性。在进行振动测量时，如果被测体表而残磁效应过大，会出现测量波形发生畸变。2.被测体衣面镀层对传感器的影响被测体表面的镀层对传感器的影响相当于改变了被测体材料，视其镀层的材质、厚薄,传感器的灵敏度会略有变化。3.被测体表面尺寸对传感器的影响由于探头线圈产生的磁场范围是一定的，而被测体表面形成的涡流场也是一定的。这样就对被测体表面大小有一定耍求。通常，当被测体表面为平面时，以正对探头屮心线的点为屮心，被测面肓径应人于探头头部直径的1.5倍以上；当被测体为圆轴且探头