電渦流傳感器

1、2022-1-251第四章第四章 電渦流傳感器電渦流傳感器 本章學(xué)習(xí)本章學(xué)習(xí)電渦流電渦流傳感器的傳感器的原理及應(yīng)用，并涉及接近開原理及應(yīng)用，并涉及接近開關(guān)的原理、結(jié)構(gòu)、特性參數(shù)關(guān)的原理、結(jié)構(gòu)、特性參數(shù)及應(yīng)用。及應(yīng)用。2022-1-252電渦流的應(yīng)用電渦流的應(yīng)用 在我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)?？梢杂龅皆谖覀?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)?？梢杂龅?干凈、干凈、高效的高效的 電磁爐電磁爐2022-1-253電磁爐內(nèi)部的勵(lì)磁線圈電磁爐內(nèi)部的勵(lì)磁線圈2022-1-254電磁爐的工作原理電磁爐的工作原理 高頻電高頻電流通過勵(lì)磁流通過勵(lì)磁線圈，產(chǎn)生線圈，產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，交變磁場(chǎng)，在鐵質(zhì)鍋底在鐵質(zhì)鍋底會(huì)產(chǎn)生無數(shù)會(huì)產(chǎn)生無數(shù)的電渦流，的電渦

2、流，使鍋底自行使鍋底自行發(fā)熱，燒開發(fā)熱，燒開鍋鍋 內(nèi)內(nèi) 的的 食食 物。物。2022-1-255第一節(jié)第一節(jié) 電渦流傳感器工作原理電渦流傳感器工作原理 電渦流效應(yīng)演示電渦流效應(yīng)演示 當(dāng)電渦流線當(dāng)電渦流線圈與金屬板的距圈與金屬板的距離離x 減小時(shí)，電減小時(shí)，電渦流線圈的等效渦流線圈的等效電感電感L 減小，等減小，等效電阻效電阻R 增大。增大。感抗感抗XL 的變化比的變化比 R 的變化的變化 大大 得得 多，流過電渦流多，流過電渦流線圈的電流線圈的電流 i1 增增大。大。 2022-1-256 電渦流式傳感器電渦流式傳感器 它能實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量，如位移、振動(dòng)、厚度、轉(zhuǎn)速、應(yīng)力、硬度等參數(shù)。這種傳感器

3、還可用于無損探傷。原理如下圖示。 這是一種建立在這是一種建立在渦流效應(yīng)渦流效應(yīng)原理上的傳感器原理上的傳感器。電渦流式傳感器電渦流式傳感器),(ZZ 2022-1-2571 結(jié)構(gòu)原理與特性結(jié)構(gòu)原理與特性 如下圖，當(dāng)通過金屬體的磁通變?nèi)缦聢D，當(dāng)通過金屬體的磁通變化時(shí)，就會(huì)在導(dǎo)體中產(chǎn)生感生電流，化時(shí)，就會(huì)在導(dǎo)體中產(chǎn)生感生電流，這種電流在導(dǎo)體中是自行閉合的，這這種電流在導(dǎo)體中是自行閉合的，這就是所謂就是所謂電渦流電渦流。電渦流的產(chǎn)生必然。電渦流的產(chǎn)生必然要消耗一部分能量，從而使產(chǎn)生磁場(chǎng)要消耗一部分能量，從而使產(chǎn)生磁場(chǎng)的線圈阻抗發(fā)生變化，這一物理現(xiàn)象的線圈阻抗發(fā)生變化，這一物理現(xiàn)象稱為稱為渦流效應(yīng)渦流效

4、應(yīng)。 線圈的阻抗變化與導(dǎo)體線圈的阻抗變化與導(dǎo)體的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、幾何的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、幾何形狀，線圈的幾何參數(shù)，形狀，線圈的幾何參數(shù)，激勵(lì)電流頻率以及線圈到激勵(lì)電流頻率以及線圈到被測(cè)導(dǎo)體間的距離等因素被測(cè)導(dǎo)體間的距離等因素有關(guān)。有關(guān)。2022-1-258集膚效應(yīng)集膚效應(yīng) 集膚效應(yīng)與激勵(lì)源頻率集膚效應(yīng)與激勵(lì)源頻率f、工件的電、工件的電導(dǎo)率導(dǎo)率 、磁導(dǎo)率、磁導(dǎo)率 等有關(guān)。頻率等有關(guān)。頻率f越高，越高，電渦流的滲透的深度就越淺，集膚效應(yīng)電渦流的滲透的深度就越淺，集膚效應(yīng)越嚴(yán)重。越嚴(yán)重。 圖圖4-1是電渦流傳感器工作原理示意圖。當(dāng)高頻是電渦流傳感器工作原理示意圖。當(dāng)高頻（100kHz左右）信號(hào)源產(chǎn)生的

5、高頻電壓施加到一個(gè)靠左右）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)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)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)）。（也稱趨膚效應(yīng)）。 1f2022-1-259圖4-24 電渦流式傳感器等效電路圖 1UL1L212R1R2M2I1I1傳感器線圈；2電渦流短路環(huán)電渦流式

6、傳感器等效電路圖 2022-1-2510 根據(jù)簡(jiǎn)化模型，可畫出如圖4-24所示的等效電路圖。圖中R2為電渦流短路環(huán)等效電阻，其表達(dá)式為 iarrnhR122(4-42) 根據(jù)基爾霍夫第二定律，可列出如下方程： 022221121111ILjIRIMjUIMjILjIR(4-43) 2022-1-2511由式（4- 43）解得等效阻抗Z的表達(dá)式為 eqeqLjRLLRMLjRLRMRIUZ22222222122222222111(4-44) 式中：Req線圈受電渦流影響后的等效電阻 222222221RLRMRReq2022-1-2512由式（4- 43）解得等效阻抗Z的表達(dá)式為 eqeqLjR

7、LLRMLjRLRMRIUZ22222222122222222111(4-44) 式中：Req線圈受電渦流影響后的等效電阻 222222221RLRMRReq2022-1-2513二、等效阻抗分析二、等效阻抗分析 檢測(cè)深度與檢測(cè)深度與激勵(lì)源頻率有何關(guān)系？激勵(lì)源頻率有何關(guān)系？ 電渦流線圈受電渦流影響時(shí)的等效阻抗電渦流線圈受電渦流影響時(shí)的等效阻抗Z的的函數(shù)表達(dá)式為：函數(shù)表達(dá)式為： Z=R+jL=f（i1、f、 、 、r、x） （4-1） 如果控制上式中的如果控制上式中的i1、f、 、 、r不變，電不變，電渦流線圈的阻抗渦流線圈的阻抗Z就成為哪個(gè)非電量的單值函數(shù)？就成為哪個(gè)非電量的單值函數(shù)？屬于接觸

8、式測(cè)量還是非接觸式測(cè)量？屬于接觸式測(cè)量還是非接觸式測(cè)量？ 2022-1-2514等效阻抗與非電量的測(cè)量等效阻抗與非電量的測(cè)量 檢測(cè)深度的控制：檢測(cè)深度的控制：由于存在集膚效應(yīng)，由于存在集膚效應(yīng)，電渦流只能檢測(cè)導(dǎo)體表面的各種物理參數(shù)。電渦流只能檢測(cè)導(dǎo)體表面的各種物理參數(shù)。改變改變f，可控制檢測(cè)深度。激勵(lì)源頻率一般，可控制檢測(cè)深度。激勵(lì)源頻率一般設(shè)定在設(shè)定在100kHz1MHz。頻率越低，。頻率越低，檢測(cè)深檢測(cè)深度越深度越深。 間距間距x的測(cè)量：的測(cè)量：如果控制上式中的如果控制上式中的i1、f、 、 、r不不變，電渦流線圈的阻抗變，電渦流線圈的阻抗Z就成為間距就成為間距x的單值函數(shù)，這的單值函數(shù)，

9、這樣就成為非接觸地測(cè)量位移的傳感器。樣就成為非接觸地測(cè)量位移的傳感器。 多種用途：多種用途：如果控制如果控制x、i1、f不變，就可以用來檢不變，就可以用來檢測(cè)與表面電導(dǎo)率測(cè)與表面電導(dǎo)率 有關(guān)的有關(guān)的表面溫度、表面裂紋等參數(shù)表面溫度、表面裂紋等參數(shù)，或者用來檢測(cè)與材料磁導(dǎo)率或者用來檢測(cè)與材料磁導(dǎo)率 有關(guān)的有關(guān)的材料型號(hào)、表面硬材料型號(hào)、表面硬度度等參數(shù)。等參數(shù)。 第二節(jié)第二節(jié) 電渦流傳感器結(jié)構(gòu)及特性電渦流傳感器結(jié)構(gòu)及特性 電渦流探頭電渦流探頭外外形形交變磁場(chǎng)交變磁場(chǎng)2022-1-2516電渦流探頭電渦流探頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu) 1電渦流線圈電渦流線圈 2探頭殼體探頭殼體 3殼體上的位置殼體上的位置調(diào)

10、節(jié)螺紋調(diào)節(jié)螺紋 4印制線路板印制線路板 5夾持螺母夾持螺母 6電源電源指示燈指示燈 7閾值指示燈閾值指示燈 8輸出屏蔽電纜線輸出屏蔽電纜線 9電纜插頭電纜插頭 2022-1-2517CZF-1系列傳感器的性能系列傳感器的性能 分析上表請(qǐng)得出結(jié)論：分析上表請(qǐng)得出結(jié)論： 探頭的直徑與測(cè)量范圍及分辨力探頭的直徑與測(cè)量范圍及分辨力之間有何關(guān)系？之間有何關(guān)系？ 2022-1-2518大直徑電渦流探雷器大直徑電渦流探雷器 2022-1-2519第三節(jié)第三節(jié) 測(cè)量轉(zhuǎn)換電路測(cè)量轉(zhuǎn)換電路 一、調(diào)幅式（一、調(diào)幅式（AM）電路）電路 石英振蕩器產(chǎn)生穩(wěn)頻、穩(wěn)幅高頻振蕩電壓石英振蕩器產(chǎn)生穩(wěn)頻、穩(wěn)幅高頻振蕩電壓(100k

11、Hz1MHz）用于激勵(lì)電渦流線圈。金屬材料在高頻磁場(chǎng)中產(chǎn)生電渦流，引用于激勵(lì)電渦流線圈。金屬材料在高頻磁場(chǎng)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終輸出的直流電壓Uo反映了金屬體對(duì)電渦流線圈的影響（例如反映了金屬體對(duì)電渦流線圈的影響（例如兩者之間的距離等參數(shù)）。兩者之間的距離等參數(shù)）。2022-1-2520部分常用材料對(duì)振蕩器振幅的衰減系數(shù)部分常用材料對(duì)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人的手、泥土或裝滿水的玻璃杯能對(duì)振蕩器的振幅產(chǎn)生明顯的衰減嗎？為對(duì)振蕩器的振幅產(chǎn)生明顯的衰減

12、嗎？為什么？什么？ 2022-1-2521二、調(diào)頻（二、調(diào)頻（FM）式電路）式電路(100kHz1MHz） 當(dāng)電渦流線圈與被測(cè)體的距離當(dāng)電渦流線圈與被測(cè)體的距離x 改變時(shí)，改變時(shí)，電渦流線圈的電感量電渦流線圈的電感量L 也隨之改變，引起也隨之改變，引起LC 振蕩器的輸出頻率變化，此頻率可直接用計(jì)算振蕩器的輸出頻率變化，此頻率可直接用計(jì)算機(jī)測(cè)量。如果要用模擬儀表進(jìn)行顯示或記錄時(shí)，機(jī)測(cè)量。如果要用模擬儀表進(jìn)行顯示或記錄時(shí)，必須使用鑒頻器，將必須使用鑒頻器，將 f轉(zhuǎn)換為電壓轉(zhuǎn)換為電壓 Uo 。 2022-1-2522并聯(lián)諧振回路的諧振頻率并聯(lián)諧振回路的諧振頻率 設(shè)電渦流線圈的電感量設(shè)電渦流線圈的電感

13、量L=0.8mH，微調(diào)電容，微調(diào)電容C0=200pF，求，求振蕩器的頻率振蕩器的頻率f 。01 4-32fLC2022-1-2523鑒頻器特性鑒頻器特性 使用使用鑒頻器可鑒頻器可以將以將 f 轉(zhuǎn)換為電轉(zhuǎn)換為電壓壓 Uo鑒頻器的輸出電壓與輸入頻率成正比鑒頻器的輸出電壓與輸入頻率成正比2022-1-2524鑒頻器在調(diào)頻式電路中的應(yīng)用鑒頻器在調(diào)頻式電路中的應(yīng)用 設(shè)電路參數(shù)如上設(shè)電路參數(shù)如上頁，計(jì)算電渦流線圈頁，計(jì)算電渦流線圈未接近金屬時(shí)的鑒頻未接近金屬時(shí)的鑒頻器輸出電壓器輸出電壓Uo0 ；若電；若電渦流線圈靠近金屬后，渦流線圈靠近金屬后，電渦流探頭的電渦流探頭的輸出頻輸出頻率率f 上升為上升為500

14、kHz， f 為多少？輸出電壓為多少？輸出電壓Uo又為多少？又為多少？2022-1-2525第四章：第四節(jié)第四章：第四節(jié) 電渦流傳感器的應(yīng)用電渦流傳感器的應(yīng)用 一、位移測(cè)量一、位移測(cè)量 電渦流位移傳感器是一種輸出為模擬電壓的電子電渦流位移傳感器是一種輸出為模擬電壓的電子器件。接通電源后，在電渦流探頭的有效面（感應(yīng)工器件。接通電源后，在電渦流探頭的有效面（感應(yīng)工作面）將產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng)。作面）將產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng)。 當(dāng)金屬物體接近此感當(dāng)金屬物體接近此感應(yīng)面時(shí)，金屬表面將吸取電渦流探頭中的高頻振蕩能應(yīng)面時(shí)，金屬表面將吸取電渦流探頭中的高頻振蕩能量，使振蕩器的輸出幅度線性地衰減，根據(jù)衰減量的量，使振蕩

15、器的輸出幅度線性地衰減，根據(jù)衰減量的變化，可地計(jì)算出與被檢物體的距離、振動(dòng)等參數(shù)。變化，可地計(jì)算出與被檢物體的距離、振動(dòng)等參數(shù)。這種位移傳感器屬于非接觸測(cè)量，工作時(shí)不受灰塵等這種位移傳感器屬于非接觸測(cè)量，工作時(shí)不受灰塵等非金屬因素的影響，壽命較長，可在各種惡劣條件下非金屬因素的影響，壽命較長，可在各種惡劣條件下使用。使用。2022-1-2526位移測(cè)量?jī)x位移測(cè)量?jī)x 位移測(cè)量包含：位移測(cè)量包含： 偏心、間隙、偏心、間隙、位置、傾斜、彎曲、位置、傾斜、彎曲、變形、移動(dòng)、圓度、變形、移動(dòng)、圓度、沖擊、偏心率、沖沖擊、偏心率、沖程、寬度等等。來程、寬度等等。來自不同應(yīng)用領(lǐng)域的自不同應(yīng)用領(lǐng)域的許多量都可

16、歸結(jié)為許多量都可歸結(jié)為位移或間隙變化。位移或間隙變化。數(shù)顯數(shù)顯位移測(cè)量?jī)x及探頭位移測(cè)量?jī)x及探頭2022-1-2527420mA電渦流位移傳感器外形電渦流位移傳感器外形（參考德國圖爾克公司資料）（參考德國圖爾克公司資料）2022-1-2528齊平式電渦流位移齊平式電渦流位移傳感器外形傳感器外形（參考德國圖爾克公司資料）（參考德國圖爾克公司資料）齊平式傳感器安裝時(shí)可以不高出安裝面，不易被損害。齊平式傳感器安裝時(shí)可以不高出安裝面，不易被損害。2022-1-2529V V系列系列電渦流位移電渦流位移傳感器外形傳感器外形（參考浙江洞頭開關(guān)廠資料）（參考浙江洞頭開關(guān)廠資料）齊平式齊平式2022-1-253

17、0V V系列系列電渦流位移電渦流位移傳感器性能一覽表傳感器性能一覽表（摘自洞頭開關(guān)廠資料）（摘自洞頭開關(guān)廠資料） 2022-1-2531某某V V系列電渦流位移傳感器的機(jī)械圖系列電渦流位移傳感器的機(jī)械圖2022-1-2532四線制電渦流位移傳感器的接線說明四線制電渦流位移傳感器的接線說明 該位移傳感器同時(shí)具備兩種動(dòng)作輸出狀該位移傳感器同時(shí)具備兩種動(dòng)作輸出狀態(tài)，用戶可選擇從高電壓向低電壓轉(zhuǎn)變、和態(tài)，用戶可選擇從高電壓向低電壓轉(zhuǎn)變、和從低電壓向高電壓轉(zhuǎn)變兩種方式，分別稱為從低電壓向高電壓轉(zhuǎn)變兩種方式，分別稱為NPNNPN和和PNPPNP輸出模式，俗稱為常開輸出或常閉輸出模式，俗稱為常開輸出或常閉輸

18、出模式。輸出模式。2022-1-2533電渦流位移傳感器的應(yīng)用電渦流位移傳感器的應(yīng)用 電渦流探頭線圈的阻抗受諸多因素影響，電渦流探頭線圈的阻抗受諸多因素影響，例如金屬材料的厚度、尺寸、形狀、電導(dǎo)率、例如金屬材料的厚度、尺寸、形狀、電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、表面因素、距離等。只要固定其他因磁導(dǎo)率、表面因素、距離等。只要固定其他因素就可以用電渦流傳感器來測(cè)量剩下的一個(gè)因素就可以用電渦流傳感器來測(cè)量剩下的一個(gè)因素。因此電渦流傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。素。因此電渦流傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。但也同時(shí)帶來許多不確定因素，一個(gè)或幾個(gè)因但也同時(shí)帶來許多不確定因素，一個(gè)或幾個(gè)因素的微小變化就足以影響測(cè)量結(jié)果。所以電渦素

19、的微小變化就足以影響測(cè)量結(jié)果。所以電渦流傳感器多用于定性測(cè)量。流傳感器多用于定性測(cè)量。 即使要用作即使要用作 定定 量量 測(cè)量，也必須采用逐點(diǎn)標(biāo)定、計(jì)算機(jī)線性糾正、測(cè)量，也必須采用逐點(diǎn)標(biāo)定、計(jì)算機(jī)線性糾正、溫度補(bǔ)補(bǔ)償?shù)却胧囟妊a(bǔ)補(bǔ)償?shù)却胧?2022-1-2534位移傳感器的分類位移傳感器的分類2022-1-2535偏心和振動(dòng)檢測(cè)偏心和振動(dòng)檢測(cè)2022-1-2536通過測(cè)量間隙來測(cè)量徑向跳動(dòng)通過測(cè)量間隙來測(cè)量徑向跳動(dòng)2022-1-2537測(cè)量彎曲、波動(dòng)、變形測(cè)量彎曲、波動(dòng)、變形 對(duì)橋梁、絲桿等機(jī)械結(jié)構(gòu)的對(duì)橋梁、絲桿等機(jī)械結(jié)構(gòu)的振動(dòng)測(cè)量，須使用多個(gè)傳感器。振動(dòng)測(cè)量，須使用多個(gè)傳感器。2022-

20、1-2538測(cè)量金屬薄膜、板材厚度電渦流測(cè)厚儀測(cè)量金屬薄膜、板材厚度電渦流測(cè)厚儀 測(cè)量冷軋板厚測(cè)量冷軋板厚度度2022-1-2539測(cè)量尺寸、公差及零件測(cè)量尺寸、公差及零件識(shí)別識(shí)別 通過測(cè)量間隙來通過測(cè)量間隙來測(cè)定測(cè)定 熱膨脹引起的上下平熱膨脹引起的上下平移移2022-1-2540測(cè)量封口機(jī)工作間隙測(cè)量封口機(jī)工作間隙間隙越大，間隙越大，電渦流越小電渦流越小2022-1-2541測(cè)量注塑機(jī)開合模的間隙測(cè)量注塑機(jī)開合模的間隙間距間距2022-1-2542位移的標(biāo)定方法位移的標(biāo)定方法 使用千分尺，逐一對(duì)照測(cè)量電路使用千分尺，逐一對(duì)照測(cè)量電路的輸出電壓及數(shù)顯表讀數(shù)，列出對(duì)照的輸出電壓及數(shù)顯表讀數(shù)，列出

21、對(duì)照表，存入計(jì)算機(jī)，從而達(dá)到線性化的表，存入計(jì)算機(jī)，從而達(dá)到線性化的目的。目的。2022-1-2543電渦流位移傳感器的距離電渦流位移傳感器的距離與輸出電壓特性曲線與輸出電壓特性曲線11量程為量程為10mm 210mm 2量程為量程為16mm 316mm 3量程為量程為20mm20mm2022-1-2544二、振動(dòng)測(cè)量二、振動(dòng)測(cè)量 用電用電渦流探渦流探頭、調(diào)頭、調(diào)幅法測(cè)幅法測(cè)量簡(jiǎn)諧量簡(jiǎn)諧振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)時(shí)，探頭的探頭的輸出波輸出波形。形。2022-1-2545調(diào)頻法測(cè)量振動(dòng)的波形調(diào)頻法測(cè)量振動(dòng)的波形2022-1-2546振動(dòng)測(cè)量振動(dòng)測(cè)量 汽輪機(jī)葉片測(cè)試汽輪機(jī)葉片測(cè)試 測(cè)量懸臂梁的測(cè)量懸臂梁的振幅及

22、頻率振幅及頻率2022-1-2547三、轉(zhuǎn)速測(cè)量三、轉(zhuǎn)速測(cè)量 若轉(zhuǎn)軸上開若轉(zhuǎn)軸上開z z 個(gè)槽個(gè)槽( (或齒或齒) )，頻率計(jì)，頻率計(jì)的讀數(shù)為的讀數(shù)為f（單位為（單位為Hz），則轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速），則轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速n（單位為（單位為r/min）的計(jì)算公式為）的計(jì)算公式為 60 fnz2022-1-2548各種測(cè)量轉(zhuǎn)速的傳感器及其與齒輪的相對(duì)位置各種測(cè)量轉(zhuǎn)速的傳感器及其與齒輪的相對(duì)位置2022-1-2549齒輪轉(zhuǎn)速測(cè)量齒輪轉(zhuǎn)速測(cè)量 例：例： 下圖中，設(shè)齒數(shù)下圖中，設(shè)齒數(shù)z z =48，測(cè)得，測(cè)得頻率頻率 f=120Hz，求該齒輪的轉(zhuǎn)速，求該齒輪的轉(zhuǎn)速n 。2022-1-2550電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量轉(zhuǎn)速測(cè)量

23、2022-1-2551四、鍍層厚度測(cè)量四、鍍層厚度測(cè)量 由于存在集膚效應(yīng)，鍍層或箔層越薄，電由于存在集膚效應(yīng)，鍍層或箔層越薄，電渦流越小。測(cè)量前，可先用電渦流測(cè)厚儀對(duì)標(biāo)渦流越小。測(cè)量前，可先用電渦流測(cè)厚儀對(duì)標(biāo)準(zhǔn)厚度的鍍層和銅箔作出準(zhǔn)厚度的鍍層和銅箔作出“厚度厚度- -輸出輸出”電壓電壓的標(biāo)定曲線，以便測(cè)量時(shí)對(duì)照。的標(biāo)定曲線，以便測(cè)量時(shí)對(duì)照。 2022-1-2552電渦流涂層厚度儀電渦流涂層厚度儀 2022-1-2553電渦流涂層厚度儀電渦流涂層厚度儀原理原理2022-1-2554測(cè)量金屬鍍層或絕緣層厚度測(cè)量金屬鍍層或絕緣層厚度 測(cè)量金屬測(cè)量金屬鍍層或絕緣層鍍層或絕緣層厚度的計(jì)算方厚度的計(jì)算方法

24、有何區(qū)別？法有何區(qū)別？2022-1-2555五、電渦流式通道安全檢查門五、電渦流式通道安全檢查門 安檢門的內(nèi)部設(shè)置有發(fā)安檢門的內(nèi)部設(shè)置有發(fā)射線圈和接收線圈。當(dāng)有金射線圈和接收線圈。當(dāng)有金屬物體通過時(shí)，交變磁場(chǎng)就屬物體通過時(shí)，交變磁場(chǎng)就會(huì)在該金屬導(dǎo)體表面產(chǎn)生電會(huì)在該金屬導(dǎo)體表面產(chǎn)生電渦流，會(huì)在接收線圈中感應(yīng)渦流，會(huì)在接收線圈中感應(yīng)出電壓，出電壓，完整的光學(xué)圖像。完整的光學(xué)圖像。計(jì)算機(jī)根據(jù)感應(yīng)電壓的大小、計(jì)算機(jī)根據(jù)感應(yīng)電壓的大小、相位來判定金屬物體的大小。相位來判定金屬物體的大小。在安檢門的側(cè)面還安裝一臺(tái)在安檢門的側(cè)面還安裝一臺(tái)“軟軟x x光光”掃描儀，它對(duì)人體、掃描儀，它對(duì)人體、膠卷無害，用軟件

25、處理的方膠卷無害，用軟件處理的方法，可合成法，可合成2022-1-2556安檢門演示安檢門演示當(dāng)有金屬物體穿當(dāng)有金屬物體穿越安檢門時(shí)報(bào)警越安檢門時(shí)報(bào)警2022-1-2557六、電渦流表面探傷六、電渦流表面探傷 手持式裂紋測(cè)量?jī)x手持式裂紋測(cè)量?jī)x油管探傷油管探傷2022-1-25582022-1-25592022-1-25602022-1-25612022-1-25622022-1-25632022-1-2564滾子渦流探傷機(jī)滾子渦流探傷機(jī) 滾子渦流探傷滾子渦流探傷機(jī)是由計(jì)算機(jī)控制機(jī)是由計(jì)算機(jī)控制的軸承滾子表面微的軸承滾子表面微裂紋探傷的專用設(shè)裂紋探傷的專用設(shè)備，可探出深備，可探出深 30m的表面

26、微小裂紋。的表面微小裂紋。（參考參考無錫市通達(dá)滾子無錫市通達(dá)滾子有限公司有限公司資料資料）2022-1-2565手提式探傷儀外形手提式探傷儀外形（參考廈門愛德華檢測(cè)設(shè)備有限公司資料參考廈門愛德華檢測(cè)設(shè)備有限公司資料）2022-1-2566掌上型掌上型電渦流電渦流探傷儀探傷儀2022-1-2567用掌上型電渦流探傷儀檢測(cè)飛機(jī)裂紋用掌上型電渦流探傷儀檢測(cè)飛機(jī)裂紋2022-1-2568臺(tái)式電渦流探傷儀臺(tái)式電渦流探傷儀2022-1-2569花瓣阻抗圖花瓣阻抗圖2022-1-25702022-1-25712022-1-2572案例：連續(xù)油管的橢圓度測(cè)量案例：連續(xù)油管的橢圓度測(cè)量Coiled TubeEd

27、dy Sensor Reference Circle2022-1-2573案例：無損探傷案例：無損探傷原理裂紋檢測(cè)，缺陷造成渦流變化。2022-1-2574第四章：第五節(jié)第四章：第五節(jié) 接近開關(guān)簡(jiǎn)介接近開關(guān)簡(jiǎn)介 接近開關(guān)又稱無觸點(diǎn)行程開關(guān)。接近開關(guān)又稱無觸點(diǎn)行程開關(guān)。它能在一定的距離（幾毫米至幾十毫它能在一定的距離（幾毫米至幾十毫米）內(nèi)檢測(cè)有無物體靠近。當(dāng)物體與米）內(nèi)檢測(cè)有無物體靠近。當(dāng)物體與其接近到設(shè)定距離時(shí)，就可以發(fā)出其接近到設(shè)定距離時(shí)，就可以發(fā)出“動(dòng)作動(dòng)作”信號(hào)。信號(hào)。 接近開關(guān)的核心部分是接近開關(guān)的核心部分是“感辨頭感辨頭”，它對(duì)正在接近的物體有很高的感辨能力。它對(duì)正在接近的物體有很高

28、的感辨能力。 2022-1-2575接近開關(guān)外形接近開關(guān)外形 2022-1-2576接近開關(guān)外形接近開關(guān)外形 2022-1-2577接近開關(guān)外形（續(xù)）接近開關(guān)外形（續(xù)） 2022-1-2578一、常用的接近開關(guān)分類一、常用的接近開關(guān)分類 常用的接近開關(guān)有常用的接近開關(guān)有電渦流式電渦流式（俗稱電感接近開關(guān)，以下僅以（俗稱電感接近開關(guān)，以下僅以電感接近開關(guān)稱呼之）、電容式、電感接近開關(guān)稱呼之）、電容式、磁性干簧開關(guān)、霍爾式、光電式、磁性干簧開關(guān)、霍爾式、光電式、微波式微波式 、超聲波式等。、超聲波式等。 2022-1-2579二、接近開關(guān)的特點(diǎn)二、接近開關(guān)的特點(diǎn) 接近開關(guān)與被測(cè)物不接觸、不接近開關(guān)

29、與被測(cè)物不接觸、不會(huì)產(chǎn)生機(jī)械磨損和疲勞損傷、工作會(huì)產(chǎn)生機(jī)械磨損和疲勞損傷、工作壽命長、響應(yīng)快、無觸點(diǎn)、無火花、壽命長、響應(yīng)快、無觸點(diǎn)、無火花、無噪聲、防潮、防塵、防爆性能較無噪聲、防潮、防塵、防爆性能較好、輸出信號(hào)負(fù)載能力強(qiáng)、體積小、好、輸出信號(hào)負(fù)載能力強(qiáng)、體積小、安裝、調(diào)整方便；安裝、調(diào)整方便； 缺點(diǎn)是缺點(diǎn)是 觸點(diǎn)容觸點(diǎn)容量較小、輸出短路時(shí)易燒毀。量較小、輸出短路時(shí)易燒毀。 2022-1-2580三三. .接近開關(guān)的主要性能指標(biāo)：接近開關(guān)的主要性能指標(biāo)： 額定動(dòng)作距離、工作距額定動(dòng)作距離、工作距離、動(dòng)作滯差、重復(fù)定位精離、動(dòng)作滯差、重復(fù)定位精度（重復(fù)性）、動(dòng)作頻率等。度（重復(fù)性）、動(dòng)作頻率等

30、。 2022-1-2581四、電渦流接近開關(guān)（電感接近開關(guān)）的四、電渦流接近開關(guān)（電感接近開關(guān)）的工作原理工作原理 電渦流式接近開關(guān)電渦流式接近開關(guān)俗稱電感接近開關(guān)，俗稱電感接近開關(guān)，屬屬于一種開關(guān)量輸出的位置傳感器。它由于一種開關(guān)量輸出的位置傳感器。它由LCLC高頻高頻振蕩器和放大處理電路組成，利用金屬物體在振蕩器和放大處理電路組成，利用金屬物體在接近這個(gè)能產(chǎn)生交變電磁場(chǎng)的振蕩感辨頭時(shí)，接近這個(gè)能產(chǎn)生交變電磁場(chǎng)的振蕩感辨頭時(shí)，使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。這個(gè)渦流反作用于接近使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。這個(gè)渦流反作用于接近開關(guān)，使接近開關(guān)振蕩能力衰減，內(nèi)部電路的開關(guān)，使接近開關(guān)振蕩能力衰減，內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生

31、變化，由此識(shí)別出有無金屬物體接近，參數(shù)發(fā)生變化，由此識(shí)別出有無金屬物體接近，進(jìn)而控制開關(guān)的通或斷。這種接近開關(guān)所能檢進(jìn)而控制開關(guān)的通或斷。這種接近開關(guān)所能檢測(cè)的物體必須是導(dǎo)電性能良好的金屬物體。測(cè)的物體必須是導(dǎo)電性能良好的金屬物體。2022-1-2582五、電渦流接近開關(guān)原理框圖五、電渦流接近開關(guān)原理框圖2022-1-2583六、常見接近開關(guān)的型號(hào)說明六、常見接近開關(guān)的型號(hào)說明（摘自浙江洞頭開關(guān)廠資料）2022-1-2584七、接近開關(guān)的術(shù)語解釋（七、接近開關(guān)的術(shù)語解釋（1 1） 1.1.動(dòng)作（檢測(cè)）距離動(dòng)作（檢測(cè)）距離: : 動(dòng)作距離是指檢測(cè)體按動(dòng)作距離是指檢測(cè)體按一定方式移動(dòng)時(shí)，從基準(zhǔn)位置

32、（接近開關(guān)的感應(yīng)表一定方式移動(dòng)時(shí)，從基準(zhǔn)位置（接近開關(guān)的感應(yīng)表面）到開關(guān)動(dòng)作時(shí)測(cè)得的基準(zhǔn)位置到檢測(cè)面的空間面）到開關(guān)動(dòng)作時(shí)測(cè)得的基準(zhǔn)位置到檢測(cè)面的空間距離。額定動(dòng)作距離是指接近開關(guān)動(dòng)作距離的標(biāo)稱距離。額定動(dòng)作距離是指接近開關(guān)動(dòng)作距離的標(biāo)稱值。值。 2.2.設(shè)定距離：指接近開關(guān)在實(shí)際工作中的整定設(shè)定距離：指接近開關(guān)在實(shí)際工作中的整定距離，一般為額定動(dòng)作距離的距離，一般為額定動(dòng)作距離的0.80.8倍。被測(cè)物與接近倍。被測(cè)物與接近開關(guān)之間的安裝距離一般等于額定動(dòng)作距離，以保開關(guān)之間的安裝距離一般等于額定動(dòng)作距離，以保證工作可靠。安裝后還須通過調(diào)試，然后緊固。證工作可靠。安裝后還須通過調(diào)試，然后緊固。

33、 3. 3.復(fù)位距離：接近開關(guān)動(dòng)作后，又再次復(fù)位時(shí)復(fù)位距離：接近開關(guān)動(dòng)作后，又再次復(fù)位時(shí)的與被測(cè)物的距離，它略大于動(dòng)作距離。的與被測(cè)物的距離，它略大于動(dòng)作距離。 4.4.回差值回差值: : 動(dòng)作距離與復(fù)位距離之間的絕對(duì)值。動(dòng)作距離與復(fù)位距離之間的絕對(duì)值?；夭钪翟酱?，對(duì)外界的干擾以及被測(cè)物的抖動(dòng)等的回差值越大，對(duì)外界的干擾以及被測(cè)物的抖動(dòng)等的抗干擾能力就越強(qiáng)?？垢蓴_能力就越強(qiáng)。2022-1-2585接近開關(guān)的檢測(cè)距接近開關(guān)的檢測(cè)距離與回差離與回差2022-1-2586接近開關(guān)的術(shù)語解釋（接近開關(guān)的術(shù)語解釋（2 2） 標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)體：可與現(xiàn)場(chǎng)被檢金屬標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)體：可與現(xiàn)場(chǎng)被檢金屬作比較的標(biāo)準(zhǔn)金屬檢測(cè)體。

34、標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)作比較的標(biāo)準(zhǔn)金屬檢測(cè)體。標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)體通常為正方形的體通常為正方形的A3鋼，厚度為鋼，厚度為1mm，所采用的邊長是接近開關(guān)檢測(cè)面直徑所采用的邊長是接近開關(guān)檢測(cè)面直徑的的2.5倍。倍。2022-1-2587不同材料的金屬檢測(cè)物對(duì)電渦流接近開關(guān)動(dòng)作距離的影響不同材料的金屬檢測(cè)物對(duì)電渦流接近開關(guān)動(dòng)作距離的影響（以（以FeFe為參考金屬）為參考金屬） 電渦流線圈的阻抗變化與金屬導(dǎo)體的電導(dǎo)率、磁電渦流線圈的阻抗變化與金屬導(dǎo)體的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率等有關(guān)。對(duì)于非磁性材料，被測(cè)體的電導(dǎo)率越高，導(dǎo)率等有關(guān)。對(duì)于非磁性材料，被測(cè)體的電導(dǎo)率越高，則靈敏度越高；被測(cè)體是磁性材料時(shí)，其磁導(dǎo)率將影則靈敏度越高；被測(cè)體是磁

35、性材料時(shí)，其磁導(dǎo)率將影響電渦流線圈的感抗，其磁滯損耗還將影響電渦流線響電渦流線圈的感抗，其磁滯損耗還將影響電渦流線圈的圈的Q值。磁滯損耗大時(shí)，其靈敏度通常較高。值。磁滯損耗大時(shí)，其靈敏度通常較高。2022-1-2588接近開關(guān)的術(shù)語解釋（接近開關(guān)的術(shù)語解釋（3 3） 接近開關(guān)的安裝方式：分齊平式和接近開關(guān)的安裝方式：分齊平式和非齊平式。齊平式（又稱埋入型）的接非齊平式。齊平式（又稱埋入型）的接近開關(guān)表面可與被安裝的金屬物件形成近開關(guān)表面可與被安裝的金屬物件形成同一表面，不易被碰壞，但靈敏度較低；同一表面，不易被碰壞，但靈敏度較低；非齊平式（非埋入安裝型）的接近開關(guān)非齊平式（非埋入安裝型）的接近

36、開關(guān)則需要把感應(yīng)頭露出一定高度，否則將則需要把感應(yīng)頭露出一定高度，否則將降低靈敏度。降低靈敏度。2022-1-2589接近開關(guān)的安裝方式接近開關(guān)的安裝方式齊平式安裝齊平式安裝非齊平式安裝非齊平式安裝2022-1-2590接近開關(guān)的術(shù)語解釋（接近開關(guān)的術(shù)語解釋（4 4） 響應(yīng)頻率響應(yīng)頻率f ：按規(guī)定，在：按規(guī)定，在1秒的時(shí)秒的時(shí)間間隔內(nèi)，間間隔內(nèi)， 接近開關(guān)動(dòng)作循環(huán)的最大接近開關(guān)動(dòng)作循環(huán)的最大次數(shù)，重復(fù)頻率大于該值時(shí)，接近開關(guān)次數(shù)，重復(fù)頻率大于該值時(shí)，接近開關(guān)無反應(yīng)。無反應(yīng)。 響應(yīng)時(shí)間響應(yīng)時(shí)間t ：接近開關(guān)檢測(cè)到物體：接近開關(guān)檢測(cè)到物體時(shí)刻到接近開關(guān)出現(xiàn)電平狀態(tài)翻轉(zhuǎn)的時(shí)時(shí)刻到接近開關(guān)出現(xiàn)電平狀態(tài)

37、翻轉(zhuǎn)的時(shí)間之差?？捎霉綋Q算：間之差?？捎霉綋Q算： t=1/ f2022-1-2591響應(yīng)頻率及響應(yīng)時(shí)間示意圖響應(yīng)頻率及響應(yīng)時(shí)間示意圖2022-1-2592接近開關(guān)的術(shù)語解釋（接近開關(guān)的術(shù)語解釋（5 5） 輸出狀態(tài)：常開輸出狀態(tài)：常開/ /常閉型接近開關(guān)常閉型接近開關(guān) 當(dāng)無檢測(cè)物體時(shí)，對(duì)常開型接近開關(guān)而當(dāng)無檢測(cè)物體時(shí)，對(duì)常開型接近開關(guān)而言，由于接近開關(guān)內(nèi)部的輸出三極管截止，言，由于接近開關(guān)內(nèi)部的輸出三極管截止，所接的負(fù)載不工作（失電）；當(dāng)檢測(cè)到物體所接的負(fù)載不工作（失電）；當(dāng)檢測(cè)到物體時(shí)，內(nèi)部的輸出級(jí)三極管導(dǎo)通，負(fù)載得電工時(shí)，內(nèi)部的輸出級(jí)三極管導(dǎo)通，負(fù)載得電工作。作。 對(duì)常閉型接近開關(guān)而言，當(dāng)未檢測(cè)到物對(duì)常閉型接近開關(guān)而言，當(dāng)未檢測(cè)到物體時(shí)，三極管反而處于導(dǎo)通狀態(tài)，負(fù)載得電體時(shí)，