涡流测量电路.ppt

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1、干净、高效的电磁炉4.3电涡流式传感器电磁炉的工作原理高频电流通过励磁线圈，产生交变磁场，在铁质锅底会产生无数的电涡流，使锅底自行发热，烧开锅内的食物。电磁炉内部的励磁线圈大直径电涡流探雷器它能实现非接触测量，如位移、振动、厚度、转速、应力、硬度等参数。这种传感器还可用于无损探伤。原理如下图示。这是一种建立在涡流效应原理上的传感器。4.3.1电涡流传感器原理如下图，当通过金属体的磁通变化时，就会在导体中产生感生电流，这种电流在导体中是自行闭合的，这就是所谓电涡流。电涡流的产生必然要消耗一部分能量，从而使产生磁场的线圈阻抗发生变化，这一物理现象称为涡流效应。线

2、圈的阻抗变化与导体的电导率、磁导率、几何形状，线圈的几何参数，激励电流频率以及线圈到被测导体间的距离等因素有关。·MR1R2L2L1U1I1·I2·线圈与金属导体系统的阻抗、电感都是该系统互感平方的函数。而互感是随线圈与金属导体间距离的变化而改变的。其等效电路如上图所示，R1、L1为传感器线圈的电阻和电感。短路环可以认为是一匝短路线圈，其电阻为R2、电感为L2。线圈与导体间存在一个互感M，它随线圈与导体间距的减小而增大。4.3.1.1高频反射式电涡流传传感器1、结构：由一个固定在框架上的扁平线圈组成。为了充分有效地利用电涡流效应，对于平板型的被测体则要求被测

3、体的半径应大于线圈半径的1.8倍，否则灵敏度要降低。当被测物体是圆柱体时，被测导体直径必须为线圈直径的3.5倍以上，灵敏度才不受影响。2、原理电涡流传感器的线圈与被测金属导体间是磁性耦合，电涡流传感器是利用这种耦合程度的变化来进行测量的。因此，被测物体的物理性质，以及它的尺寸和开关都与总的测量装置特性有关。一般来说，被测物的电导率越高，传感器的灵敏度也越高。1.结构传感器包括发射和接收线圈，并分别位于被测材料上、下方。4.3.1.2低频透射式电涡流传感器这种传感器采用低频激励，因而有较大的贯穿深度，适合于测量金属材料的厚度。2.原理由振荡器产生的e1加到发射

4、线圈L1两端。若两线圈间无金属导体，则L2的磁力能较多穿过L2，在L2上产生的感应电压e2最大。如果在两个线圈之间设置一金属板，由于在金属板内产生电涡流，该电涡流消耗了部分能量，使到达线圈L2的磁力线减小，从而引起e2的下降。线圈L2的感应电压与被测厚度的增大按负幂指数的规律减小，为了较好地进行厚度测量，激励频率应选得较低。频率太高，贯穿深度小于被测厚度，不利进行厚度测量，通常选1kHz左右。一般地，测薄金属板时，频率应略高些，测厚金属板时，频率应低些。如下图在测量ρ较小的材料时，应选较低的频率（如500Hz），测量ρ较大的材料，则应选用较高的频率（如2kH

5、z），从而保证在测量不同材料时能得到较好的线性和灵敏度。4.3.2测量电路4.3.2.1电桥电路在进行测量时，由于传感器线圈的阻抗发生变化，使电桥失去平衡，将电桥不平衡造成的输出信号进行放大并检波，就可得到与被测量成正比的输出。4.3.2.2谐振法谐振法主要有调幅式电路和调频式电路两种基本形式。调幅式由于采用了石英晶体振荡器，因此稳定性较高，而调频式结构简单，便于遥测和数字显示。（一）调幅式（AM）电路石英振荡器产生稳频、稳幅高频振荡电压(100kHz~1MHz）用于激励电涡流线圈。金属材料在高频磁场中产生电涡流，引起电涡流线圈端电压的衰减，再经高放、检波、

6、低放电路，最终输出的直流电压Uo反映了金属体对电涡流线圈的影响（例如两者之间的距离等参数）。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？为什么？(二)调频（FM）式电路(100kHz~1MHz）当电涡流线圈与被测体的距离x改变时，电涡流线圈的电感量L也随之改变，引起LC振荡器的输出频率变化，此频率可直接用计算机测量。如果要用模拟仪表进行显示或记录时，必须使用鉴频器，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电感量L=0.8mH，微调电容C0=200pF，求振荡器的频率f。电涡流探头外形交变

7、磁场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—电源指示灯7—阈值指示灯8—输出屏蔽电缆线9—电缆插头4.3.3典型应用电涡流传感器系统广泛应用于电力、石油、化工、冶金等行业和一些科研单位。对汽轮机、水轮机、鼓风机、压缩机、空分机、齿轮箱、大型冷却泵等大型旋转机械轴的径向振动、轴向位移、键相器、轴转速、胀差、偏心、以及转子动力学研究和零件尺寸检验等进行在线测量和保护。如转速测量、胀差测量、振动及轴位移测量、物理探伤等诸多领域。1)转速测量对于所有旋转机械而言，都需要监测旋转机械轴的转速，转速是衡量机器正常

8、运转的一个重要指标。它既能响应零转速，也能响应高转速