傳感檢測(cè)技術(shù)及其應(yīng)用第5章

1、2021-10-132021-10-132了解電感式傳感器的工作原理；了解電感式傳感器的工作原理；了解自感式傳感器、互感式感傳感器和電渦流式傳了解自感式傳感器、互感式感傳感器和電渦流式傳感器的特點(diǎn)；感器的特點(diǎn)；了解自感式傳感器、互感式感傳感器和電渦流式傳了解自感式傳感器、互感式感傳感器和電渦流式傳感器的應(yīng)用感器的應(yīng)用2021-10-133 電感式傳感器電感式傳感器是以電和磁為媒介，利用磁場(chǎng)是以電和磁為媒介，利用磁場(chǎng)的變化引起線圈的電感量或互感量的變化，把非的變化引起線圈的電感量或互感量的變化，把非電量轉(zhuǎn)化為電量的裝置（基于電磁感應(yīng)原理）。電量轉(zhuǎn)化為電量的裝置（基于電磁感應(yīng)原理）。 按照轉(zhuǎn)換方式

2、的不同可分為自感式（包括可按照轉(zhuǎn)換方式的不同可分為自感式（包括可變磁阻式與渦流式）和互感式（差動(dòng)變壓器式）變磁阻式與渦流式）和互感式（差動(dòng)變壓器式）兩種。兩種。2021-10-134 自感式傳感器是利用線圈自身電感的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)自感式傳感器是利用線圈自身電感的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)非電量與電量的轉(zhuǎn)換。主要有非電量與電量的轉(zhuǎn)換。主要有變氣隙型變氣隙型、變面積型變面積型、螺管插鐵型螺管插鐵型。一一、變磁路氣隙式電感傳感器變磁路氣隙式電感傳感器組成組成：線圈、鐵芯和銜鐵組：線圈、鐵芯和銜鐵組成。在鐵芯與銜鐵之間存在成。在鐵芯與銜鐵之間存在氣隙氣隙。2021-10-135根據(jù)磁路理論，磁通為：根據(jù)磁路理論，磁通為：

3、原理分析：原理分析：根據(jù)電磁感應(yīng)定律，當(dāng)線圈中通以電流根據(jù)電磁感應(yīng)定律，當(dāng)線圈中通以電流I I時(shí)，產(chǎn)生磁通，其大小與電流成正比，線圈的自感時(shí)，產(chǎn)生磁通，其大小與電流成正比，線圈的自感量量L L為為線圈電感。線圈電感。；式中式中LI WIWL 1)-(5 流過(guò)過(guò)線圈的電激勵(lì)產(chǎn)勵(lì)產(chǎn)生的磁通線圈匝數(shù)； 。磁通通過(guò)路徑的磁阻磁通通過(guò)路徑的磁阻式中式中mmRRWI 2)-(5 2021-10-136線圈自感可用下式計(jì)算：線圈自感可用下式計(jì)算：磁路的磁阻主要是氣隙磁路的磁阻主要是氣隙產(chǎn)生的氣隙磁阻，產(chǎn)生的氣隙磁阻，）。）。氣隙長(zhǎng)度（氣隙長(zhǎng)度（；空氣的導(dǎo)磁系數(shù)，空氣的導(dǎo)磁系數(shù)，氣隙磁路的橫截面積；氣隙磁路的

4、橫截面積；式中式中）（m )/(104 45 27-000 mHAARRm 聯(lián)立式（聯(lián)立式（5 51 1）、（）、（5 52 2）、（）、（5 54 4），線圈的電），線圈的電感量為感量為）。）（氣氣隙隙總總長(zhǎng)長(zhǎng)度度（式式中中m25)-(5 022 llAWRWLm 2021-10-1371 , 11 2)(200020201 若若LLAWAWLLL線圈電感變化量（氣隙減小）線圈電感變化量（氣隙減?。?非線性誤差非線性誤差%100)(2fe靈敏度和線性度之間存在矛盾；一般變氣隙式電感傳感器只能在較小的氣靈敏度和線性度之間存在矛盾；一般變氣隙式電感傳感器只能在較小的氣隙范圍內(nèi)變化微小的位移。隙范

5、圍內(nèi)變化微小的位移。 因此只適用于微小位移量的檢測(cè)，一般約為因此只適用于微小位移量的檢測(cè)，一般約為0.0011 mm。上式說(shuō)明：當(dāng)活動(dòng)銜鐵的位移很小時(shí)，線圈的電感上式說(shuō)明：當(dāng)活動(dòng)銜鐵的位移很小時(shí)，線圈的電感變化量與位移量成線性關(guān)系。變化量與位移量成線性關(guān)系。 其靈敏度其靈敏度為為 0LLkL 2021-10-138 原理原理1.1.靈敏度是一常數(shù)；靈敏度是一常數(shù)；2.2.在一定范圍內(nèi)不存在非線性；在一定范圍內(nèi)不存在非線性；3.3.當(dāng)正反方向變化相同的當(dāng)正反方向變化相同的x x時(shí)，其電感變化量具有對(duì)時(shí)，其電感變化量具有對(duì)稱(chēng)性。但當(dāng)稱(chēng)性。但當(dāng)xaxa時(shí)就不再存在直線關(guān)系，其線性范圍時(shí)就不再存在直線

6、關(guān)系，其線性范圍是有限的。是有限的。結(jié)論結(jié)論二、二、變磁路截面積式自感傳感器變磁路截面積式自感傳感器 2020bWaLxLkL axLbxWxabWabWLLL0020202022)(2傳感器的傳感器的靈敏度靈敏度2021-10-139三、三、螺管插鐵型電感傳感器螺管插鐵型電感傳感器)() 1(1 ) 1(42022222rrllLrllrlWLccmccm式中：式中：L L單個(gè)線圈的電感量；單個(gè)線圈的電感量； L L0 0空心螺管線圈的電感量，空心螺管線圈的電感量， W W單個(gè)線圈的匝數(shù)；單個(gè)線圈的匝數(shù)； r r線圈的平均半徑；線圈的平均半徑； r rc c柱形銜鐵的半徑；柱形銜鐵的半徑；

7、l l 單個(gè)螺管線圈長(zhǎng)度；單個(gè)螺管線圈長(zhǎng)度； l lc c柱形銜鐵插入到單個(gè)螺管內(nèi)的長(zhǎng)度；柱形銜鐵插入到單個(gè)螺管內(nèi)的長(zhǎng)度； 鐵芯的有效磁導(dǎo)率。鐵芯的有效磁導(dǎo)率。原理原理：?jiǎn)蝹€(gè)線圈電感量與銜鐵插入長(zhǎng)度關(guān)系為：?jiǎn)蝹€(gè)線圈電感量與銜鐵插入長(zhǎng)度關(guān)系為m 222204lWrL 2021-10-1310傳感器的傳感器的靈敏度靈敏度：螺管線圈螺管線圈電感變化量電感變化量20)()1(rrlxLLcm 20)(1(rrlLxLkcmL 總結(jié)總結(jié)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易制造，靈敏度低，適于較大位移：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易制造，靈敏度低，適于較大位移（數(shù)毫米）測(cè)量。（數(shù)毫米）測(cè)量。2021-10-1311四、四、差動(dòng)電感傳感器差動(dòng)電感

8、傳感器 自感式傳感器是單線圈工作，存在的問(wèn)題：自感式傳感器是單線圈工作，存在的問(wèn)題：沒(méi)有信號(hào)輸入時(shí)，仍有輸出；外界干擾時(shí)輸出產(chǎn)生誤沒(méi)有信號(hào)輸入時(shí)，仍有輸出；外界干擾時(shí)輸出產(chǎn)生誤差；靈敏度低等差；靈敏度低等。 差動(dòng)自感式傳感器可以克服這些缺點(diǎn)。由兩個(gè)結(jié)差動(dòng)自感式傳感器可以克服這些缺點(diǎn)。由兩個(gè)結(jié)構(gòu)、材料和電氣參數(shù)相同自感傳感器構(gòu)成。構(gòu)、材料和電氣參數(shù)相同自感傳感器構(gòu)成。2021-10-1312 10022212 L)(AWLLL 3211LL 3221LL 對(duì)差動(dòng)式傳感器，當(dāng)共用銜鐵位移時(shí)，兩線圈對(duì)差動(dòng)式傳感器，當(dāng)共用銜鐵位移時(shí)，兩線圈的間隙按的間隙按 0 0、 0 0+ +變化，即一個(gè)線圈自感增

9、加，變化，即一個(gè)線圈自感增加，另一個(gè)減小。另一個(gè)減小。當(dāng)當(dāng)/ / 11時(shí)：時(shí)：1.1. 工作原理工作原理 1002111)( 2 LAWLLL2021-10-1313LLLLL2124221 LLkL2 靈敏度靈敏度，為原來(lái)的兩倍。，為原來(lái)的兩倍。非線性誤差非線性誤差降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)。降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)。 %10022%10023 LLef2021-10-13142.2.交流電橋交流電橋 初始條件初始條件是電橋的固定臂。是電橋的固定臂。而而432121021),(,ZZZZLL 電橋處于平衡狀態(tài)，輸出電橋處于平衡狀態(tài)，輸出U USCSC=0=0。當(dāng)銜鐵偏移當(dāng)銜鐵偏移時(shí)，時(shí)，)(100101LLj

10、RZZZ RZZLjRZZZ且且4300021, )(200202LLjRZZZ ，則，則srsrscUZZZZZUZZZZZZZZU)2(2)(2102143213241 LLLLjLj 212211,Z,Z所所以以，因因 2021-10-1315所以上式為所以上式為002LjRLjUUsrsc ，將，將00 LL代入后代入后02 srscUU上式表明輸出電壓與銜鐵的位移成正比，其相位與運(yùn)上式表明輸出電壓與銜鐵的位移成正比，其相位與運(yùn)動(dòng)方向有關(guān)，如圖所示，其優(yōu)點(diǎn)為：動(dòng)方向有關(guān)，如圖所示，其優(yōu)點(diǎn)為：從理論上消除了零位輸出誤差；從理論上消除了零位輸出誤差；靈敏度提高一倍；靈敏度提高一倍；線性度得

11、到改善；線性度得到改善；差動(dòng)形式可以提高外界的干擾。差動(dòng)形式可以提高外界的干擾。2021-10-13163.3.變壓器交流電橋變壓器交流電橋電橋的工作臂是電橋的工作臂是Z1、Z2，另外，另外兩個(gè)臂是變壓器的次級(jí)線圈，兩個(gè)臂是變壓器的次級(jí)線圈，輸出取自輸出取自A、B兩點(diǎn)，兩點(diǎn)，B點(diǎn)為線點(diǎn)為線圈的中心，并接地。圈的中心，并接地。UUZZZUUUBAsc21211 0,0021 SCULjZZZ 初始時(shí)，初始時(shí)，當(dāng)銜鐵偏離當(dāng)銜鐵偏離 時(shí)，時(shí)，LLLLLjZZZLLjZZZ 212020210101),(),( 02LLUUsc 2021-10-1317同理，當(dāng)銜鐵偏移同理，當(dāng)銜鐵偏移時(shí)，可推導(dǎo)出時(shí)，

12、可推導(dǎo)出02LLUUsc 綜合上兩式有綜合上兩式有02LLUUsc 結(jié)論：結(jié)論：a a）以上交流電橋，變壓器電橋其輸出正比于）以上交流電橋，變壓器電橋其輸出正比于 L L/ /L L0 0。b b）輸出為交流信號(hào)，其方向、大小需通過(guò)整流、濾）輸出為交流信號(hào)，其方向、大小需通過(guò)整流、濾波后才能獲得相應(yīng)直流信號(hào)。波后才能獲得相應(yīng)直流信號(hào)。4 4、相敏整流相敏整流2021-10-1318 互感式傳感器互感式傳感器又稱(chēng)變壓器式傳感器，是把非電量又稱(chēng)變壓器式傳感器，是把非電量的變化轉(zhuǎn)換成線圈相互的互感量的變化，然后再經(jīng)過(guò)的變化轉(zhuǎn)換成線圈相互的互感量的變化，然后再經(jīng)過(guò)成為電信號(hào)輸出。成為電信號(hào)輸出。 結(jié)構(gòu)

13、形式主要有三種：螺管型差動(dòng)變壓器、結(jié)構(gòu)形式主要有三種：螺管型差動(dòng)變壓器、 型型差動(dòng)變壓器及旋轉(zhuǎn)變壓器。但差動(dòng)變壓器及旋轉(zhuǎn)變壓器。但目前常用目前常用的是螺管型差的是螺管型差動(dòng)變壓器。動(dòng)變壓器。 一、一、螺管型差動(dòng)變壓器螺管型差動(dòng)變壓器 螺管型差動(dòng)變壓器按繞組排列形式可分為二段螺管型差動(dòng)變壓器按繞組排列形式可分為二段式、三段式、四段式、五段式等。式、三段式、四段式、五段式等。 1.1.原理原理2021-10-13192021-10-1320 如上圖左是三段繞組螺管型差動(dòng)變壓器，上圖如上圖左是三段繞組螺管型差動(dòng)變壓器，上圖右是其等效電路。由等效電路可得右是其等效電路。由等效電路可得 主要由線圈繞組（

14、初級(jí)繞組和次級(jí)繞組）、可移主要由線圈繞組（初級(jí)繞組和次級(jí)繞組）、可移動(dòng)銜鐵、導(dǎo)磁外殼三大部分組成。動(dòng)銜鐵、導(dǎo)磁外殼三大部分組成。 2021-10-132112122212111112221121)(IMMjEEELjREIIMjEIMjE 1112122212)(LjREMMjEEE 所以有所以有當(dāng)銜鐵處于中間位置時(shí)當(dāng)銜鐵處于中間位置時(shí)M M1 1=M=M2 2，E E2 2=0=0當(dāng)銜鐵偏離中間位置時(shí)，設(shè)當(dāng)銜鐵偏離中間位置時(shí)，設(shè)M M1 1M+M+M M1 1，M M2 2M MM M 2，M1 M1 M 2M 2 M M，有，有 11122LjREMjE 位移量與位移量與M M有近似線性關(guān)

15、系。有近似線性關(guān)系。2021-10-13222.2.主要特性主要特性（1 1）輸出特性輸出特性 差動(dòng)變壓器輸出電壓可用下式計(jì)算：差動(dòng)變壓器輸出電壓可用下式計(jì)算：)1(2212xkxkE （2 2）線性度線性度E2- -差動(dòng)變壓器輸出電壓有效值；差動(dòng)變壓器輸出電壓有效值；x- -銜鐵位移量；銜鐵位移量；k1 1- -與差動(dòng)變壓器結(jié)構(gòu)尺寸和電參數(shù)與差動(dòng)變壓器結(jié)構(gòu)尺寸和電參數(shù) 有關(guān)的系數(shù)；有關(guān)的系數(shù)；k2 2- -與差動(dòng)變壓器結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)的系數(shù)。與差動(dòng)變壓器結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)的系數(shù)。)1(2212xkxkE 當(dāng)式當(dāng)式中中kx2 21lMHz)(lMHz)激勵(lì)電流，產(chǎn)生的高頻磁場(chǎng)作用激勵(lì)電流，產(chǎn)生的高頻磁場(chǎng)

16、作用于金屬板的表面，由于集膚效應(yīng)，在金屬板表面于金屬板的表面，由于集膚效應(yīng)，在金屬板表面將形成渦電流。與此同時(shí)，該渦流產(chǎn)生的交變磁將形成渦電流。與此同時(shí)，該渦流產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)又反作用于線圈，引起線圈自感場(chǎng)又反作用于線圈，引起線圈自感L L或阻抗或阻抗Z ZL L的變的變化，其變化與距離該金屬板的電阻率化，其變化與距離該金屬板的電阻率、磁導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、激勵(lì)電流、激勵(lì)電流i i，及角頻率，及角頻率等有關(guān)，若只改變距等有關(guān)，若只改變距離離x而保持其他系數(shù)不變，則可將位移的變化轉(zhuǎn)換而保持其他系數(shù)不變，則可將位移的變化轉(zhuǎn)換為線圈自感的變化，通過(guò)測(cè)量電路轉(zhuǎn)換為電壓輸為線圈自感的變化，通過(guò)測(cè)量電路轉(zhuǎn)換為電壓

17、輸出。高頻反射式渦流傳感器多用于位移測(cè)量。出。高頻反射式渦流傳感器多用于位移測(cè)量。2.渦流傳感器類(lèi)型渦流傳感器類(lèi)型 （1 1）高頻反射式）高頻反射式2021-10-1346 低頻透射式渦流傳感器的工作原理低頻透射式渦流傳感器的工作原理如圖所示，發(fā)射線圈如圖所示，發(fā)射線圈1 1和接收線圈和接收線圈2 2分別分別置于被測(cè)金屬板材料置于被測(cè)金屬板材料G的上、下方。的上、下方。(2)(2)低頻透射式低頻透射式 由于低頻磁場(chǎng)集膚效應(yīng)小，滲透深，當(dāng)?shù)皖l（音頻范圍由于低頻磁場(chǎng)集膚效應(yīng)小，滲透深，當(dāng)?shù)皖l（音頻范圍) )電壓電壓e1 1加到線圈加到線圈1 1的兩端后，所產(chǎn)生磁力線的一部分透過(guò)金的兩端后，所產(chǎn)生磁

18、力線的一部分透過(guò)金屬板材料屬板材料G, ,使線圈使線圈2 2產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e2 2。但由于渦流消耗部。但由于渦流消耗部分磁場(chǎng)能量，使感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分磁場(chǎng)能量，使感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e2 2減少，當(dāng)金屬板材料減少，當(dāng)金屬板材料G越厚時(shí)，越厚時(shí)，損耗的能量越大，輸出電動(dòng)勢(shì)損耗的能量越大，輸出電動(dòng)勢(shì)e2 2越小。因此，越小。因此，e2 2的大小與的大小與G G的的厚度及材料的性質(zhì)有關(guān)，試驗(yàn)表明，厚度及材料的性質(zhì)有關(guān)，試驗(yàn)表明，e2 2隨材料厚度隨材料厚度h h的增加按的增加按負(fù)指數(shù)規(guī)律減少負(fù)指數(shù)規(guī)律減少, ,如圖所示，因此，若金屬板材料的性質(zhì)一定，如圖所示，因此，若金屬板材料的性質(zhì)一定，則利用則利用

19、e2 2的變化即可測(cè)量其厚度。的變化即可測(cè)量其厚度。2021-10-1347 電渦流非電量的測(cè)量電渦流非電量的測(cè)量 檢測(cè)深度的控制：由于存在集膚效應(yīng)，電渦流檢測(cè)深度的控制：由于存在集膚效應(yīng)，電渦流只能檢測(cè)解導(dǎo)體表面的各種物理參數(shù)。改變頻率只能檢測(cè)解導(dǎo)體表面的各種物理參數(shù)。改變頻率f（），可控制檢測(cè)深度。激勵(lì)源頻率一般設(shè)定在），可控制檢測(cè)深度。激勵(lì)源頻率一般設(shè)定在100kHz-1MHz。頻率越低，。頻率越低，檢測(cè)深度越深檢測(cè)深度越深。 電渦流傳感器，除了可以電渦流傳感器，除了可以非接觸測(cè)量距離非接觸測(cè)量距離外，外，還有還有多種用途多種用途：如控制：如控制x、I、不變，就可以檢測(cè)不變，就可以檢測(cè)與

20、表面電導(dǎo)率與表面電導(dǎo)率有關(guān)的有關(guān)的表面溫度表面溫度、表面裂紋等參數(shù)表面裂紋等參數(shù)，或者用來(lái)檢測(cè)與材料磁導(dǎo)率，或者用來(lái)檢測(cè)與材料磁導(dǎo)率有關(guān)有關(guān)材料型號(hào)材料型號(hào)、表表面硬度面硬度等參數(shù)。等參數(shù)。2021-10-1348R Ij L Ij MIUj MIR Ij L I 1 11 121122220 3.3.等效電路等效電路 電渦流效應(yīng)可以用等效電路的形式進(jìn)行分析。電渦流效應(yīng)可以用等效電路的形式進(jìn)行分析。線圈是一個(gè)回路，線圈是一個(gè)回路，R1 1為其線圈電阻，為其線圈電阻，L1 1為線圈電感，為線圈電感，I1 1為激勵(lì)電流，為激勵(lì)電流，U1 1為激勵(lì)電壓；導(dǎo)體中的電渦流構(gòu)為激勵(lì)電壓；導(dǎo)體中的電渦流構(gòu)成

21、另一回路，相當(dāng)于一個(gè)短路環(huán)，成另一回路，相當(dāng)于一個(gè)短路環(huán)，R2 2為環(huán)路電阻，為環(huán)路電阻，L2 2為環(huán)路電感，為環(huán)路電感，I2 2是感生電渦流，如圖所示，是感生電渦流，如圖所示，M為為L(zhǎng)1 1和和L2 2互感量。互感量。 如圖所示，根據(jù)基爾霍夫如圖所示，根據(jù)基爾霍夫定律，電路方程組為定律，電路方程組為2021-10-1349()() =()()SsSSUMMZRRjLLIRLRLRj LMRRRRRRLMLLLLLRL 22221121222221222222121222222212122222R2解方程可得傳感器由于受電渦流效應(yīng)影響的等效阻解方程可得傳感器由于受電渦流效應(yīng)影響的等效阻抗為抗為

22、式中式中RS為考慮電渦流效應(yīng)后，線圈等效電阻；為考慮電渦流效應(yīng)后，線圈等效電阻； LS為考慮電渦流效應(yīng)后，線圈等效電感；為考慮電渦流效應(yīng)后，線圈等效電感； 為電渦流環(huán)路反射到線圈內(nèi)的等效電阻；為電渦流環(huán)路反射到線圈內(nèi)的等效電阻； 為電渦流環(huán)路反射到線圈內(nèi)的等效電感。為電渦流環(huán)路反射到線圈內(nèi)的等效電感。L22021-10-1350 根據(jù)以上等效電路可做如下分析：根據(jù)以上等效電路可做如下分析： （1）線圈等效電阻：無(wú)論金屬導(dǎo)體為何種金）線圈等效電阻：無(wú)論金屬導(dǎo)體為何種金屬材料，只要有電渦流產(chǎn)生就有屬材料，只要有電渦流產(chǎn)生就有 。隨著導(dǎo)體與線。隨著導(dǎo)體與線圈間距離的減小，圈間距離的減小， 會(huì)越大，因

23、此，會(huì)越大，因此，RSR1。 （2）線圈等效電感：線圈和導(dǎo)體間的距離越）線圈等效電感：線圈和導(dǎo)體間的距離越小，小， 越大，因此有越大，因此有LSL1。 （3）線圈原有的品質(zhì)因數(shù)）線圈原有的品質(zhì)因數(shù) 。當(dāng)產(chǎn)生電。當(dāng)產(chǎn)生電渦流影響后，線圈的品質(zhì)因數(shù)渦流影響后，線圈的品質(zhì)因數(shù) ，顯然，顯然QSQ0。R2R2L2101LQR SSSLQR 2021-10-1351二、電渦流傳感器基本結(jié)構(gòu)二、電渦流傳感器基本結(jié)構(gòu)11電渦流線圈；電渦流線圈；22探頭殼體；探頭殼體；33殼體調(diào)節(jié)螺紋；殼體調(diào)節(jié)螺紋；44印刷電路板；印刷電路板；55夾持螺母；夾持螺母；66電源指示燈；電源指示燈；77閾值指示燈；閾值指示燈；8

24、8輸出電纜；輸出電纜；99電纜插頭。電纜插頭。2021-10-13522021-10-1353三、電渦流傳感器特性三、電渦流傳感器特性 電渦流傳感器線圈的阻抗受到多種參數(shù)的影響電渦流傳感器線圈的阻抗受到多種參數(shù)的影響。因此，用固定幾個(gè)參數(shù)不變，而控制一個(gè)參數(shù)改。因此，用固定幾個(gè)參數(shù)不變，而控制一個(gè)參數(shù)改變來(lái)決定其阻抗，就可用來(lái)測(cè)量位移、溫度和硬度變來(lái)決定其阻抗，就可用來(lái)測(cè)量位移、溫度和硬度等。電渦流傳感器的基本測(cè)量參數(shù)是位移，因此下等。電渦流傳感器的基本測(cè)量參數(shù)是位移，因此下面重點(diǎn)分析位移型電渦流傳感器的特性。面重點(diǎn)分析位移型電渦流傳感器的特性。 （1）輸出特性輸出特性 輸出電壓與位移之間的關(guān)

25、系：輸出電壓與位移之間的關(guān)系：距離小，電渦流效應(yīng)顯著，線圈距離小，電渦流效應(yīng)顯著，線圈阻抗越小，輸出電壓值??；距離阻抗越小，輸出電壓值??；距離大時(shí)，渦流效應(yīng)減弱，輸出電壓大時(shí)，渦流效應(yīng)減弱，輸出電壓升高；距離很小或很大時(shí)，線性升高；距離很小或很大時(shí)，線性差。線性范圍約為線圈直徑的差。線性范圍約為線圈直徑的1/5-1/3。2021-10-1354 （2 2）靈敏度靈敏度 對(duì)于位移型渦流傳感器，其靈敏度為單對(duì)于位移型渦流傳感器，其靈敏度為單位位移輸出電壓的大小。其靈敏度受下列因位位移輸出電壓的大小。其靈敏度受下列因素的影響：素的影響： 1)1)受探頭線圈尺寸的影響。線圈外經(jīng)與受探頭線圈尺寸的影響。

26、線圈外經(jīng)與內(nèi)徑之比增大，靈敏度提高，線性度好；線內(nèi)徑之比增大，靈敏度提高，線性度好；線圈厚度減小，靈敏度也提高。圈厚度減小，靈敏度也提高。 2 2）受被測(cè)物體（導(dǎo)體）的形狀和尺寸影）受被測(cè)物體（導(dǎo)體）的形狀和尺寸影響。物體半徑大于線圈外徑的響。物體半徑大于線圈外徑的1.81.8倍時(shí)，才不倍時(shí)，才不影響靈敏度；厚度大于影響靈敏度；厚度大于0.2mm0.2mm以上。以上。 3 3）受被測(cè)材料特性的影響。電導(dǎo)率越高）受被測(cè)材料特性的影響。電導(dǎo)率越高靈敏度越高；磁導(dǎo)率越大，靈敏度降低。靈敏度越高；磁導(dǎo)率越大，靈敏度降低。 2021-10-1355 4) 4)受工作頻率的影響。工作頻率高，靈受工作頻率的

27、影響。工作頻率高，靈敏度將提高，單輸出電壓幅值不一定增大。敏度將提高，單輸出電壓幅值不一定增大。 四、電渦流傳測(cè)量電路四、電渦流傳測(cè)量電路 被測(cè)參量可以由渦流傳感器轉(zhuǎn)化為傳感被測(cè)參量可以由渦流傳感器轉(zhuǎn)化為傳感器線圈的器線圈的Q值、等效阻抗值、等效阻抗ZS S和等效電感和等效電感LS S等三等三個(gè)電參數(shù)。個(gè)電參數(shù)。 測(cè)量時(shí)，渦流傳感器線圈電感和其并聯(lián)測(cè)量時(shí)，渦流傳感器線圈電感和其并聯(lián)電容組成電容組成LC并聯(lián)諧振回路。線圈等效電感的并聯(lián)諧振回路。線圈等效電感的變化使并聯(lián)諧振回路的諧振頻率發(fā)生改變，變化使并聯(lián)諧振回路的諧振頻率發(fā)生改變，將被測(cè)量變換為電壓或電流信號(hào)輸出。并聯(lián)將被測(cè)量變換為電壓或電流信號(hào)輸出。并聯(lián)諧振回路的諧振頻率為：諧振回路的諧振頻率為： fLC 122021-10-1356 目前電渦流傳感器常用的諧振電路有調(diào)目前電渦流傳感器常用的諧振電路有調(diào)幅式、調(diào)頻式兩種，以及電橋式測(cè)量電路