電渦流傳感器的突出優(yōu)點是非接觸式測量，可以檢測導(dǎo)電性能良好的金屬導(dǎo)體。

集膚效應(yīng)：電渦流探頭外殼一般采用工程塑料材質(zhì)，電渦流探頭的直徑越大，探測范圍越大，但分辨力越差，靈敏度越低。電渦流傳感器常用的測量轉(zhuǎn)換電路有調(diào)幅（AM）式電路和調(diào)頻(FM)式電路。

電渦流傳感器的應(yīng)用，請舉例。廣義來講，非接觸式傳感器均能做接近開關(guān)。常用的接近開關(guān)有差動變壓器式（檢測導(dǎo)磁物體）、電渦流式（俗稱電感接近開關(guān)，檢測導(dǎo)電金屬）、電容式（檢測導(dǎo)體及非導(dǎo)體）、磁性干簧開關(guān)、霍爾式（檢測鐵磁類物體）等；

動作距離：額定工作距離：動作滯差：接近開關(guān)典型三線制接線方式：1模塊五電渦流傳感器

本章學(xué)習(xí)電渦流傳感器的原理、測量轉(zhuǎn)換電路及應(yīng)用，并了解接近開關(guān)的原理、結(jié)構(gòu)、特性參數(shù)及應(yīng)用。9/5/20252模塊一電渦流傳感器工作原理

一、電渦流效應(yīng)演示

當(dāng)電渦流線圈與金屬板的距離x減小時，電渦流線圈的等效電感L1

減小，流過電渦流線圈的電流i1增大。

★電渦流效應(yīng)：線圈通上交流電，產(chǎn)生交變磁場，線圈附近金屬導(dǎo)體表面產(chǎn)生自行閉合的感應(yīng)電流即電渦流。9/5/20253電渦流的應(yīng)用

——在我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)?？梢杂龅?/p>

干凈、高效的電磁爐9/5/20254電磁爐內(nèi)部的勵磁線圈電磁爐的工作原理

高頻電流通過勵磁線圈，產(chǎn)生交變磁場，在鐵質(zhì)鍋底會產(chǎn)生無數(shù)的電渦流，使鍋底自行發(fā)熱，燒開鍋內(nèi)的食物。9/5/20256——金屬零件的表面淬火9/5/20257★集膚效應(yīng)

由于存在集膚效應(yīng)，電渦流只能檢測導(dǎo)體表面的各種物理參數(shù)。集膚效應(yīng)與激勵源頻率f、工件的電導(dǎo)率

、磁導(dǎo)率

等有關(guān)。

電渦流i2在金屬導(dǎo)體的縱深方向并不是均勻分布的，而只集中在金屬導(dǎo)體的表面，這稱為集膚效應(yīng)（也稱趨膚效應(yīng)）。

頻率f越高，電渦流的滲透的深度就越淺，集膚效應(yīng)越嚴(yán)重。頻率一般設(shè)定為100kHz—1MHz。

9/5/20258大直徑電渦流探雷器9/5/20259不同類型的金屬探測儀下落式地下金屬探測儀輸送式9/5/202510二、等效阻抗分析

電渦流線圈受電渦流影響時的等效阻抗Z的函數(shù)表達(dá)式為：

Z=R+jωL=f（i1、f、

、

、r、x）

（4-1）

如果控制上式中的i1、f、

、

、r不變，電渦流線圈的阻抗Z就成為哪個非電量的單值函數(shù)？屬于接觸式測量還是非接觸式測量？

9/5/202511

間距x的測量：如果控制上式中的i1、f、

、

、r不變，電渦流線圈的阻抗Z就成為間距x的單值函數(shù)，這樣就成為非接觸地測量位移的傳感器。多種用途：如果控制x、i1、f不變，就可以用來檢測與表面電導(dǎo)率

有關(guān)的表面溫度、表面裂紋等參數(shù)，或者用來檢測與材料磁導(dǎo)率

有關(guān)的材料型號、表面硬度等參數(shù)。

9/5/202512電渦流傳感器結(jié)構(gòu)及特性

電渦流探頭外形交變磁場電渦流探頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)

1—電渦流線圈2—探頭殼體3—殼體上的位置調(diào)節(jié)螺紋4—印制線路板5—夾持螺母6—電源指示燈

7—閾值指示燈8—輸出屏蔽電纜線9—電纜插頭

9/5/202514

探頭頭部一般采用耐高溫工程塑料(或陶瓷)，通過“二次注塑”成型將線圈密封其中。使探頭在惡劣的環(huán)境中能可靠工作；同時采用陶瓷頭部體的探頭可以在高溫、高壓、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的特殊環(huán)境下可靠工作。9/5/202515電渦流探頭的類型齊平式（埋入式）非齊平式（非埋入式）9/5/202516CZF-1系列傳感器的性能

分析上表請得出結(jié)論：探頭的直徑與測量范圍及分辨力之間有何關(guān)系？（探頭直徑越大,測量范圍越大，但分辨力越差，靈敏度越低）

9/5/202517

由于探頭線圈產(chǎn)生的磁場范圍是一定的，而被測體表面形成的渦流場也是一定的。這樣就對被測體表面大小有一定要求。

通常，當(dāng)被測體表面為平面時，以正對探頭中心線的點為中心，被測面直徑應(yīng)大于探頭頭部直徑的2倍以上；

當(dāng)被測體為圓軸且探頭中心線與軸心線正交時，一般要求被測軸直徑為探頭頭部直徑的4倍以上，否則傳感器的靈敏度會下降，被測體表面越小，靈敏度下降越多。

因此如果被測體太薄，將會造成電渦流作用不夠，使傳感器靈敏度下降，一般要求厚度大于0.2mm。9/5/202518模塊二電渦流傳感器的測量轉(zhuǎn)換電路

一、調(diào)幅式（AM）電路

石英振蕩器產(chǎn)生穩(wěn)頻、穩(wěn)幅高頻振蕩電壓(100kHz~1MHz）用于激勵電渦流線圈。金屬材料在高頻磁場中產(chǎn)生電渦流，引起電渦流線圈端電壓的衰減，再經(jīng)高放、檢波、低放電路，最終輸出的直流電壓Uo反映了金屬體對電渦流線圈的影響。被測導(dǎo)體與線圈的間距越小，輸出電壓就越低。9/5/202519

常用材料對振蕩器振幅的衰減系數(shù)

人的手、泥土或裝滿水的玻璃杯能對振蕩器的振幅產(chǎn)生明顯的衰減嗎？

9/5/202520二、調(diào)頻（FM）式電路(100kHz~1MHz）

當(dāng)電渦流線圈與被測體的距離x改變時，電渦流線圈的電感量L也隨之改變，引起LC振蕩器的輸出頻率變化，此頻率可直接由計算機(jī)的計數(shù)定時器測量。并聯(lián)諧振回路的諧振頻率9/5/202521鑒頻器特性

如果用模擬儀表顯示或記錄，必須使用鑒頻器。鑒頻器的輸出電壓與輸入頻率成正比，使用鑒頻器可以將

f轉(zhuǎn)換為電壓

Uo9/5/202522鑒頻