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2、流傳感器工作原理如圖4-1所示。當(dāng)高頻信號(hào)源產(chǎn)生的高頻電壓施加到一個(gè)靠近金屬導(dǎo)體附近的電感線圈L1時(shí)，將產(chǎn)生高頻磁場(chǎng)H1。如被測(cè)導(dǎo)體置于該交變磁場(chǎng)范圍之內(nèi)時(shí)，被測(cè)導(dǎo)體就產(chǎn)生電渦流i2。i2在金屬導(dǎo)體的縱深方向并不是均勻分布的，而主要集中在金屬導(dǎo)體的表面，這稱(chēng)為集膚效應(yīng)（也稱(chēng)趨膚效應(yīng)）。圖4-1 電渦流傳感器工作原理1電渦流線圈 2被測(cè)金屬導(dǎo)體集膚效應(yīng)與激勵(lì)源頻率f、工件的電導(dǎo)率s、磁導(dǎo)率m等有關(guān)。通常把渦流密度減少到離開(kāi)表面1/e處（e=2.172）的深度叫做標(biāo)準(zhǔn)滲透深度，大約是電渦流密度減少到36.8%處的深度，用d 表示從上式可知，頻率f越高，電渦流的滲透深度越淺，集膚效應(yīng)越嚴(yán)重。高頻電流

3、在圓柱狀導(dǎo)體內(nèi)部的分布見(jiàn)圖4-2所示。圖4-2 不同頻率電流在圓柱狀導(dǎo)體內(nèi)部的分布a）直流電流的分布 b）中頻電流的分布 c）高頻電流的分布單位長(zhǎng)度圓柱狀導(dǎo)體在100kHz時(shí)的電阻值是直流時(shí)的1.5倍，1MHz的電阻值是直流時(shí)的4倍。由于存在集膚效應(yīng)，電渦流多用于檢測(cè)導(dǎo)體表面的各種物理參數(shù)。改變f，可控制檢測(cè)深度。檢測(cè)技術(shù)中激勵(lì)源頻率一般為100kHz1MHz。為了使電渦流深入金屬導(dǎo)體深處，或欲對(duì)距離較遠(yuǎn)的金屬體進(jìn)行檢測(cè)，可采用十幾千赫茲甚至幾百赫茲的激勵(lì)頻率。 電渦流線圈等效阻抗分析圖4-1中，高頻激勵(lì)源在電渦流激勵(lì)線圈L1（以下簡(jiǎn)稱(chēng)為電渦流線圈）中產(chǎn)生交變激勵(lì)電流i1，在該線圈附近產(chǎn)生一個(gè)

4、交變磁場(chǎng)H1。H1作用于被測(cè)金屬板，感應(yīng)出電渦流i2。根據(jù)楞次定律，i2將產(chǎn)生一個(gè)與H1相反的的磁場(chǎng)H2。由于磁場(chǎng)H2的反作用，使電渦流線圈L1的等效阻抗發(fā)生變化。電渦流i2越大，對(duì)L1的影響也越大。電渦流傳感器等效電路如圖4-3所示。設(shè)電渦流線圈在高頻時(shí)的等效電阻為R1（大于直流電阻為R 0），電感量為L(zhǎng)1（無(wú)被測(cè)導(dǎo)體靠近電渦流線圈時(shí)的電感為L(zhǎng)0）。當(dāng)有被測(cè)非磁性導(dǎo)體靠近電渦流線圈時(shí)，則被測(cè)導(dǎo)體等效為一個(gè)耦合電感（短路環(huán)），電渦流線圈L1與導(dǎo)體之間存在一個(gè)互感量M?；ジ辛侩S線圈與導(dǎo)體之間距離的減小而增大。短路環(huán)可看作一匝短路線圈，其等效電阻為R2、電感為L(zhǎng)2。根據(jù)基爾霍夫電壓定律，可以寫(xiě)出如

5、下方程組解上列方程組，可得電渦流線圈受被測(cè)金屬導(dǎo)體影響后的等效阻抗Z （4-1）式中的R、L分別為電渦流線圈靠近被測(cè)導(dǎo)體時(shí)的等效電阻和等效電感。圖4-3 電渦流傳感器的等效電路當(dāng)L1與L2的間距減小時(shí)，互感量M增大。從式（4-1）可知，等效電感L減小，等效電阻R增大。由于線圈的感抗XL的變化比R的變化大得多，此時(shí)流過(guò)線圈的電流i1增大。從能量守恒角度來(lái)看，也要求增加流過(guò)電渦流線圈的電流，從而為被測(cè)金屬導(dǎo)體上的電渦流提供額外的能量。由于線圈的品質(zhì)因數(shù)Q（Q=XL/RLR）與等效電感成正比，與等效電阻（高頻時(shí)的等效電阻比直流電阻大得多）成反比，所以當(dāng)電渦流增大時(shí)，Q下降很多?？梢酝ㄟ^(guò)測(cè)量Q值的變化來(lái)間接判斷電渦流的大小。電渦流線圈受被測(cè)物電渦流影響時(shí)的等效阻抗Z的變化比式（4-1）復(fù)雜得多。f、均會(huì)影響電渦流i2在金屬導(dǎo)體中的深度，因此線圈的阻抗變化與金屬導(dǎo)體的、有關(guān)。除此之外，還與金屬導(dǎo)體的形狀、表面因素（粗糙度、溝痕、裂紋等）r有關(guān)，更重要的是與線圈到金屬導(dǎo)體的間距（距離）有關(guān)，可用以下的函數(shù)表達(dá)式來(lái)表示Z = R+ jL=f（f、r、） （4-2）如果控制上式中的f、m、r不變，電渦流線圈的阻抗Z就成為間距的單值函數(shù)，就成為非接觸測(cè)量位移的傳感器。如果控制、f不變，就可以用來(lái)檢測(cè)與表面因素r有關(guān)的表面