第四章電渦流傳感器

1、第四章第四章 電渦流傳感器電渦流傳感器 本章學習電渦流傳感器的本章學習電渦流傳感器的原理原理及及應用應用，并介紹，并介紹接近開關接近開關的原理、的原理、結構、特性參數(shù)及應用。結構、特性參數(shù)及應用。 當電渦流線圈與當電渦流線圈與金屬板的距離金屬板的距離x 減小減小時，電渦流線圈的等時，電渦流線圈的等效電感效電感L 減小減小，等效，等效電阻電阻R 增大增大。感抗。感抗XL 的變化比的變化比R 的變化大的變化大得多，流過電渦流線得多，流過電渦流線圈的圈的電流電流i1增大增大。 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：電渦流效應：根據(jù)法拉第電磁感應原理，根據(jù)法拉第電磁感應原

2、理，塊狀金屬塊狀金屬導體置于導體置于變化的磁場變化的磁場中或在中或在磁場中作切割磁力線運動磁場中作切割磁力線運動時，時，導體內(nèi)將產(chǎn)生呈導體內(nèi)將產(chǎn)生呈渦旋狀渦旋狀的感應電流的感應電流(電渦流電渦流)的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。 電渦流式傳感器原理圖電渦流式傳感器原理圖 ,xfrFZ 式中：式中：r -線圈與被測導體的尺寸因子。線圈與被測導體的尺寸因子。 上圖為電渦流式傳感器的原理圖，該圖由傳感器線上圖為電渦流式傳感器的原理圖，該圖由傳感器線圈和被測導體組成線圈圈和被測導體組成線圈導體系統(tǒng)。當傳感器線圈通以導體系統(tǒng)。當傳感器線圈通以交變電流交變電流 時，由于電流的變化，在線圈周圍產(chǎn)生交變時，由于電流的變化，在

3、線圈周圍產(chǎn)生交變磁場磁場 ，使置于此磁場中的被測導體內(nèi)產(chǎn)生感應電渦，使置于此磁場中的被測導體內(nèi)產(chǎn)生感應電渦流流 ，電渦流，電渦流 又產(chǎn)生新的交變磁場又產(chǎn)生新的交變磁場 。 與與 方向方向相反，因而抵消部分原磁場，從而導致傳感器線圈的相反，因而抵消部分原磁場，從而導致傳感器線圈的電電感量、阻抗和品質因數(shù)感量、阻抗和品質因數(shù)發(fā)生變化，即線圈的等效阻抗發(fā)發(fā)生變化，即線圈的等效阻抗發(fā)生變化。這些變化與被測導體的電阻率生變化。這些變化與被測導體的電阻率 、磁導率、磁導率 以及幾何形狀有關，也與線圈幾何參數(shù)、激磁電流頻率以及幾何形狀有關，也與線圈幾何參數(shù)、激磁電流頻率 有關，還與線圈與被測導體間的距離有關

4、，還與線圈與被測導體間的距離 有關。因此有關。因此可寫為：可寫為：1I1H2I2I2H2H1Hfx電渦流式傳感器簡化模型電渦流式傳感器簡化模型 電渦流式傳感器等效電路圖電渦流式傳感器等效電路圖fhr0 f -為線圈激磁電流的頻率；為線圈激磁電流的頻率；-為金屬導體的電阻率；為金屬導體的電阻率；r-為金屬導體的磁導率。為金屬導體的磁導率。 模型中，把在被測金屬導體上形成的電渦流等效成模型中，把在被測金屬導體上形成的電渦流等效成一個短路環(huán)，即假設電渦流僅分布在環(huán)體之內(nèi)，模型中一個短路環(huán)，即假設電渦流僅分布在環(huán)體之內(nèi)，模型中h（電渦流的貫穿深度）可由下式求得：（電渦流的貫穿深度）可由下式求得： 集膚

5、效應：集膚效應：當高頻（當高頻（100kHz左右）信號源產(chǎn)生的高左右）信號源產(chǎn)生的高頻電壓施加到一個靠近金屬導體附近的電感線圈頻電壓施加到一個靠近金屬導體附近的電感線圈L1時，時，將產(chǎn)生高頻磁場將產(chǎn)生高頻磁場H1。如被測導體置于該交變磁場范圍。如被測導體置于該交變磁場范圍之內(nèi)時，被測導體就產(chǎn)生電渦流之內(nèi)時，被測導體就產(chǎn)生電渦流i2。i2在金屬導體的縱在金屬導體的縱深方向并不是均勻分布的，而只集中在金屬導體的表深方向并不是均勻分布的，而只集中在金屬導體的表面，這稱為集膚效應（也稱趨膚效應）。面，這稱為集膚效應（也稱趨膚效應）。 集膚效應與激勵源頻率集膚效應與激勵源頻率f、工件的電導率、工件的電導

6、率 、磁導率、磁導率 等有關。等有關。頻率頻率f 越高，電渦流的滲透的深度就越淺，集膚效應越嚴重。越高，電渦流的滲透的深度就越淺，集膚效應越嚴重。 根據(jù)簡化模型，可將金屬導體形象地看做一個短路根據(jù)簡化模型，可將金屬導體形象地看做一個短路線圈，它與傳感器線圈之間存在線圈，它與傳感器線圈之間存在耦合關系耦合關系，它們之間的，它們之間的等效電路圖如上。圖中等效電路圖如上。圖中R2為電渦流短路環(huán)等效電阻，其為電渦流短路環(huán)等效電阻，其表達式為：表達式為： iarrnhR122 根據(jù)基爾霍夫第二定根據(jù)基爾霍夫第二定律，可列出如下方程：律，可列出如下方程： 022221121111ILjIRIMjUIMjI

7、LjIR-線圈激磁電流角頻率線圈激磁電流角頻率R1-線圈電阻線圈電阻L1-線圈電感線圈電感L2-短路環(huán)等效電感短路環(huán)等效電感R2-短路環(huán)等效電阻短路環(huán)等效電阻M -互感系數(shù)互感系數(shù) 等效阻抗等效阻抗Z的表達式為：的表達式為： eqeqLjRLLRMLjRLRMRIUZ22222222122222222111 式中：式中：Req線圈受電渦流影響后的線圈受電渦流影響后的等效電阻等效電阻 222222221RLRMRReq222222221LLRMLLeqLeq線圈受電渦流影響后的線圈受電渦流影響后的等效電感等效電感 電渦流線圈受電渦流影響時的等效阻抗電渦流線圈受電渦流影響時的等效阻抗Z Z 的函數(shù)

8、的函數(shù)表達式為：表達式為： Z =R +jL=f（i1, f, , , r, x, ）等效阻抗分析等效阻抗分析等效阻抗與非電量測量的應用等效阻抗與非電量測量的應用 檢測深度的控制：檢測深度的控制：由于存在集膚效應，電渦流只能檢測導體由于存在集膚效應，電渦流只能檢測導體表面的各種物理參數(shù)。改變表面的各種物理參數(shù)。改變f f，可控制檢測深度。激勵源頻率一，可控制檢測深度。激勵源頻率一般設定在般設定在100kHz-1MHz100kHz-1MHz。頻率越低，。頻率越低，檢測深度越深檢測深度越深。 間距間距x x的測量：的測量：如果控制上式中的如果控制上式中的i i1 1、f f、 、 、r r 不變，

9、電不變，電渦流線圈的阻抗渦流線圈的阻抗Z Z 就成為間距就成為間距x x的單值函數(shù)，這樣就成為非接觸的單值函數(shù)，這樣就成為非接觸地測量位移的傳感器。地測量位移的傳感器。 多種用途：多種用途：如果控制如果控制x x、i i1 1、f f 不變，就可以用來檢測與表不變，就可以用來檢測與表面電導率面電導率 有關的有關的表面溫度、表面裂紋等參數(shù)表面溫度、表面裂紋等參數(shù)，或者用來檢測與，或者用來檢測與材料磁導率材料磁導率 有關的有關的材料型號、表面硬度材料型號、表面硬度等參數(shù)。等參數(shù)。1、電渦流形成范圍、電渦流形成范圍徑向形成范圍徑向形成范圍 線圈線圈導體系統(tǒng)產(chǎn)生的導體系統(tǒng)產(chǎn)生的電渦流密度電渦流密度既是

10、線圈與導體既是線圈與導體間距離間距離x的函數(shù)，又是沿線圈半徑方向的函數(shù)，又是沿線圈半徑方向r的函數(shù)。當?shù)暮瘮?shù)。當x一定一定時，電渦流密度時，電渦流密度J與半徑與半徑r的關系曲線下圖所示（圖中的關系曲線下圖所示（圖中J0為金屬導體表面電渦流密度，即電渦流密度最大值。為金屬導體表面電渦流密度，即電渦流密度最大值。Jr為半徑為半徑r處的金屬導體表面電渦流密度）。由圖可知：處的金屬導體表面電渦流密度）。由圖可知： 電渦流徑向形成范圍大約在傳感器線圈外徑電渦流徑向形成范圍大約在傳感器線圈外徑ras的的1.82.5倍范圍內(nèi)，且分布不均勻。倍范圍內(nèi)，且分布不均勻。 電渦流密度在電渦流密度在ri=0處為零。處

11、為零。 電渦流的最大值在電渦流的最大值在r=ras附近的一個狹窄區(qū)域內(nèi)。附近的一個狹窄區(qū)域內(nèi)。 可以用一個平均半徑為可以用一個平均半徑為 的短路環(huán)的短路環(huán) 來集中表示分散的電渦流（圖中陰影部分）。來集中表示分散的電渦流（圖中陰影部分）。電渦流效應的基本特性電渦流效應的基本特性 2aiasasrrrr電渦流密度電渦流密度J與半徑與半徑r的關系曲線的關系曲線 2 2、電渦流強度與距離的關系、電渦流強度與距離的關系 理論分析和實驗都已證明，當理論分析和實驗都已證明，當x x改變時，電渦流密改變時，電渦流密度也發(fā)生變化，即電渦流強度隨距離度也發(fā)生變化，即電渦流強度隨距離x x的變化而變化。的變化而變化

12、。根據(jù)線圈根據(jù)線圈導體系統(tǒng)的電磁作用，導體系統(tǒng)的電磁作用， 可以得到金屬導體可以得到金屬導體表面的電渦流強度為：表面的電渦流強度為： 22121asrxxII式中：式中：I1線圈激勵電流；線圈激勵電流； I2金屬導體中等效電流；金屬導體中等效電流； x 線圈到金屬導體表面距離；線圈到金屬導體表面距離； ras線圈外徑。線圈外徑。 電渦流強度與距離歸一化曲線電渦流強度與距離歸一化曲線 根據(jù)上式作出的歸一根據(jù)上式作出的歸一化曲線如圖所示?；€如圖所示。 以上分析表明：以上分析表明： 電渦流強度與距電渦流強度與距離離x呈呈非線性關系非線性關系，且，且隨著隨著x/ras的增加而迅速的增加而迅速減小。

13、減小。 當利用電渦流式當利用電渦流式傳感器測量位移時，只傳感器測量位移時，只有在有在x/ras1(一般取一般取0.050.15)的條件下才的條件下才能得到較好的線性和較能得到較好的線性和較高的靈敏度。高的靈敏度。3 3、電渦流的軸向貫穿深度、電渦流的軸向貫穿深度 所謂貫穿深度是指把所謂貫穿深度是指把電渦流強度電渦流強度減小到減小到表面強度表面強度的的1/e1/e處的表面厚度。處的表面厚度。 由于金屬導體的趨膚效應，電磁場不能穿過導體的由于金屬導體的趨膚效應，電磁場不能穿過導體的無限厚度，僅作用于表面薄層和一定的徑向范圍內(nèi)，并無限厚度，僅作用于表面薄層和一定的徑向范圍內(nèi)，并且導體中產(chǎn)生的電渦流強

14、度是隨導體厚度的增加按指數(shù)且導體中產(chǎn)生的電渦流強度是隨導體厚度的增加按指數(shù)規(guī)律下降的。其按指數(shù)衰減分布規(guī)律可用下式表示：規(guī)律下降的。其按指數(shù)衰減分布規(guī)律可用下式表示： hddeJJ/0 式中：式中：d金屬導體中某一點與表面的距離；金屬導體中某一點與表面的距離； Jd沿沿H1 軸向軸向d處的電渦流密度；處的電渦流密度； J0金屬導體表面電渦流密度，金屬導體表面電渦流密度，(電渦流密度最大值電渦流密度最大值) h電渦流軸向貫穿的深度電渦流軸向貫穿的深度,（趨膚深度）。（趨膚深度）。電渦流密度軸向分布曲線電渦流密度軸向分布曲線 如圖所示為電渦流密如圖所示為電渦流密度軸向分布曲線，可知，度軸向分布曲線

15、，可知，電渦流密度主要分布在電渦流密度主要分布在表面附近。表面附近。 由前面分析可知，被由前面分析可知，被測體電阻率愈大，相對測體電阻率愈大，相對導磁率愈小，以及傳感導磁率愈小，以及傳感器線圈的激磁電流頻率器線圈的激磁電流頻率愈低，則電渦流貫穿深愈低，則電渦流貫穿深度度h 愈大。故透射式電愈大。故透射式電渦流傳感器一般都采用渦流傳感器一般都采用低頻激勵。低頻激勵。 交變磁場交變磁場第二節(jié)第二節(jié) 電渦流傳感器結構及特性電渦流傳感器結構及特性1 1、電渦流探頭結構、電渦流探頭結構電渦流探頭外形電渦流探頭外形11電渦流線圈電渦流線圈 22探頭殼體探頭殼體 33殼體上的位置調節(jié)螺紋殼體上的位置調節(jié)螺紋

16、 44印制線路板印制線路板 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 88輸出屏蔽電纜線輸出屏蔽電纜線 99電纜插頭電纜插頭CZF-1CZF-1系列傳感器的性能系列傳感器的性能分析上表可得出結論：分析上表可得出結論： 探頭直徑越大，測量范圍越大、分辨力越差、靈敏度越低。探頭直徑越大，測量范圍越大、分辨力越差、靈敏度越低。2 2、被測材料、形狀和體積對靈敏度的影響、被測材料、形狀和體積對靈敏度的影響電阻率、磁導率：電阻率、磁導率：非磁性材料，電阻率低，靈敏度高；非磁性材料，電阻率低，靈敏度高； 磁性材料，除電阻率外，還受磁導率的影響。磁性材料，除電阻率外，還受磁導率

17、的影響。形狀、體積大?。盒螤睢Ⅲw積大?。罕P狀，要求被測對象直徑盤狀，要求被測對象直徑2倍探頭線圈直徑；倍探頭線圈直徑； 柱狀，要求被測圓柱直徑柱狀，要求被測圓柱直徑4倍探頭線圈直徑。倍探頭線圈直徑。大直徑電渦流探雷器大直徑電渦流探雷器2022-4-2119電渦流的應用電渦流的應用干凈、高效的電磁爐干凈、高效的電磁爐 高頻電流通過勵磁線圈，高頻電流通過勵磁線圈，產(chǎn)生交變磁場，在鐵質鍋底會產(chǎn)生交變磁場，在鐵質鍋底會產(chǎn)生無數(shù)的電渦流，使鍋底自產(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。行發(fā)熱，燒開鍋內(nèi)的食物。線圈線圈電磁爐的工作原理電磁爐的工作原理一、調幅（一、調幅（AMAM）式電路）式電路

18、石英振蕩器石英振蕩器產(chǎn)生穩(wěn)頻、穩(wěn)幅高頻振蕩電壓產(chǎn)生穩(wěn)頻、穩(wěn)幅高頻振蕩電壓(100kHz-1MHz)用于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直流電壓Uo反映了金屬體對電渦流線圈的影響反映了金屬體對電渦流線圈的影響(例如兩者之間的例如兩者之間的距離等參數(shù)距離等參數(shù))。第三節(jié)第三節(jié) 測量轉換電路測量轉換電路部分常用材料對振蕩器振幅的衰減系數(shù)部分常用材料對振蕩器振幅的衰減系數(shù) 人的手、泥土或裝滿人的手、泥

19、土或裝滿水的玻璃杯能對振蕩器的水的玻璃杯能對振蕩器的振幅產(chǎn)生明顯的衰減嗎？振幅產(chǎn)生明顯的衰減嗎？為什么？為什么？二、調頻（二、調頻（FMFM）式電路）式電路 當電渦流線圈與被測體的距離當電渦流線圈與被測體的距離x 改變時，電渦流線圈改變時，電渦流線圈的電感量的電感量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振蕩器的輸出頻率變化，此頻率可直接用計算機測量。如果要用模擬儀表進化，此頻率可直接用計算機測量。如果要用模擬儀表進行顯示或記錄時，必須使用鑒頻器，將行顯示或記錄時，必須使用鑒頻器，將 f轉換為電壓轉換為電壓 Uo。 并聯(lián)諧振回路的諧振頻率并聯(lián)諧振回路的諧振頻率: 設電渦流線圈

20、的電感量設電渦流線圈的電感量L=0.8mH，微調電容，微調電容C0=200pF，求振蕩器的頻率，求振蕩器的頻率f 。鑒輸出電壓與輸入頻率成正比鑒輸出電壓與輸入頻率成正比鑒頻器特性鑒頻器特性使用鑒頻器可以將使用鑒頻器可以將 f 轉換為電壓轉換為電壓 Uo 設電路參數(shù)如上圖，計算電渦流線圈未接近金屬時的設電路參數(shù)如上圖，計算電渦流線圈未接近金屬時的鑒頻器輸出電壓鑒頻器輸出電壓Uo；若電渦流線圈靠近金屬后，電渦流；若電渦流線圈靠近金屬后，電渦流探頭的輸出頻率探頭的輸出頻率f上升為上升為500kHz， f為多少？輸出電壓為多少？輸出電壓Uo又為多少？又為多少？ 一、位移測量一、位移測量 電渦流位移傳感

21、器是一種輸出為電渦流位移傳感器是一種輸出為模擬電壓模擬電壓的電子器的電子器件。接通電源后，在電渦流探頭的有效面（感應工作面）件。接通電源后，在電渦流探頭的有效面（感應工作面）將產(chǎn)生一個將產(chǎn)生一個交變磁場交變磁場。當。當金屬物體金屬物體接近此感應面時，金接近此感應面時，金屬表面將屬表面將吸取吸取電渦流探頭中的高頻振蕩能量，使振蕩器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的輸出幅度線性地衰減衰減，根據(jù)衰減量的變化，可地計算，根據(jù)衰減量的變化，可地計算出與被檢物體的距離、振動等參數(shù)。這種位移傳感器屬出與被檢物體的距離、振動等參數(shù)。這種位移傳感器屬于于非接觸測量非接觸測量，工作時不受灰塵等

22、非金屬因素的影響，工作時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使用。壽命較長，可在各種惡劣條件下使用。第四節(jié)第四節(jié) 電渦流傳感器的應用電渦流傳感器的應用1、位移測量儀、位移測量儀位移測量：偏心、間隙、位置、傾斜、彎曲、變形、移動、圓度、位移測量：偏心、間隙、位置、傾斜、彎曲、變形、移動、圓度、沖擊、偏心率、沖程、寬度等。來自不同應用領域的許多量都可沖擊、偏心率、沖程、寬度等。來自不同應用領域的許多量都可歸結為歸結為位移位移或或間隙間隙變化。變化。電流電流型電型電渦流渦流位移位移傳感傳感器器V系列齊系列齊平式傳感平式傳感器安裝時器安裝時可以不高可以不高出安裝面，出安裝面，不易被

23、損不易被損害。害。V V系列電渦流位移傳感器性能一覽表系列電渦流位移傳感器性能一覽表V V系列電渦流位移傳感器機械圖系列電渦流位移傳感器機械圖 該型號位移傳感器同時具備兩種動作輸出狀態(tài)，用該型號位移傳感器同時具備兩種動作輸出狀態(tài)，用戶可選擇從高電壓向低電壓轉變和從低電壓向高電壓轉戶可選擇從高電壓向低電壓轉變和從低電壓向高電壓轉變兩種方式，分別稱為變兩種方式，分別稱為NPNNPN和和PNPPNP輸出模式，俗稱為常開輸出模式，俗稱為常開輸出或常閉輸出模式。輸出或常閉輸出模式。 電渦流探頭電渦流探頭線圈的阻抗受諸多因素影響，例如金屬材料的線圈的阻抗受諸多因素影響，例如金屬材料的厚厚度、尺寸、形狀、電

24、導率、磁導率、表面因素、距離度、尺寸、形狀、電導率、磁導率、表面因素、距離等。只要固等。只要固定其他因素就可以用電渦流傳感器來測量剩下的一個因素。因此定其他因素就可以用電渦流傳感器來測量剩下的一個因素。因此電渦流傳感器的應用領域十分廣泛。但也同時帶來許多不確定因電渦流傳感器的應用領域十分廣泛。但也同時帶來許多不確定因素，一個或幾個因素的微小變化就足以影響測量結果。所以電渦素，一個或幾個因素的微小變化就足以影響測量結果。所以電渦流傳感器多用于定性測量。流傳感器多用于定性測量。位移傳感器的分類位移傳感器的分類2、偏心和振動檢測、偏心和振動檢測通過通過測量測量間隙間隙來測來測量徑量徑向跳向跳動動3、

25、測量彎曲、變形、測量彎曲、變形對橋梁、對橋梁、絲桿等絲桿等機械結機械結構的振構的振動測量，動測量，須使用須使用多個傳多個傳感器。感器。測量冷軋板厚度測量冷軋板厚度4、金屬薄膜、板材厚度的測量、金屬薄膜、板材厚度的測量A A、 低頻低頻透射透射式渦式渦流厚流厚度傳度傳感器感器 B B、 高頻高頻反射反射式渦式渦流厚流厚度傳度傳感器感器 5、測量尺寸、公差及零件識別、測量尺寸、公差及零件識別測量間隙來測定熱膨脹引起的上下平移測量間隙來測定熱膨脹引起的上下平移測量封口機工作間隙測量封口機工作間隙間間隙隙越越大，大，電電渦渦流流越越小小測量注塑機開合模的間隙測量注塑機開合模的間隙位移的標定方法位移的標

26、定方法 使用千分尺，逐一對照使用千分尺，逐一對照測量電路的輸出電壓及數(shù)顯測量電路的輸出電壓及數(shù)顯表讀數(shù)，列出對照表，存入表讀數(shù)，列出對照表，存入計算機，從而達到線性化的計算機，從而達到線性化的目的。目的。電渦流位移傳感器的距離與輸出電壓特性曲線電渦流位移傳感器的距離與輸出電壓特性曲線1.1.量程為量程為10mm10mm 2.2.量程為量程為16mm16mm 3.3.量程為量程為20mm20mm二、振動測量二、振動測量用電渦流探頭、調幅法測量簡用電渦流探頭、調幅法測量簡諧振動時，探頭的輸出波形。諧振動時，探頭的輸出波形。調頻調頻法測法測量振量振動的動的波形波形汽輪機葉片測試汽輪機葉片測試測量懸臂

27、梁的測量懸臂梁的振幅及頻率振幅及頻率60 fnz三、轉速測量三、轉速測量 若轉軸上開若轉軸上開z z個槽個槽( (或齒或齒) )，頻率計的讀數(shù)為，頻率計的讀數(shù)為f f( (單位為單位為Hz)Hz)，則轉軸的轉速，則轉軸的轉速n n( (單位為單位為r/min)r/min)的計算公式為的計算公式為: :各種測量轉速的傳感器及各種測量轉速的傳感器及其與齒輪的相對位置其與齒輪的相對位置齒輪轉速測量齒輪轉速測量例例:下圖中，設齒數(shù)下圖中，設齒數(shù)z =48，測得頻率測得頻率f=120Hz，求該齒，求該齒輪的轉速輪的轉速n。電動機轉速測量電動機轉速測量四、鍍層厚度測量四、鍍層厚度測量 由于存在由于存在集膚

28、效應集膚效應，鍍層或箔層越薄，電渦流越小。測量前，鍍層或箔層越薄，電渦流越小。測量前，可先用電渦流測厚儀對標準厚度的鍍層和銅箔作出可先用電渦流測厚儀對標準厚度的鍍層和銅箔作出“厚度厚度- -輸出輸出”電壓的電壓的標定曲線標定曲線，以便測量時對照。，以便測量時對照。電渦流涂層厚度儀原理電渦流涂層厚度儀原理測量金屬鍍測量金屬鍍層或絕緣層層或絕緣層厚度的計算厚度的計算方法有何區(qū)方法有何區(qū)別？別？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)部設安檢門的內(nèi)部設置有許多發(fā)射線圈和置有許多發(fā)射線圈和接收線圈。當有金屬接收線圈。當有金屬物體通過時，交變磁物體通過時，交變磁場就會在該金屬導體

29、場就會在該金屬導體表面產(chǎn)生電渦流，會表面產(chǎn)生電渦流，會在接收線圈中感應出在接收線圈中感應出電壓。電壓。計算機根據(jù)感計算機根據(jù)感應電壓的大小、相位應電壓的大小、相位來判定金屬物體的大來判定金屬物體的大小。小。在安檢門的側面在安檢門的側面還安裝一臺還安裝一臺“軟軟x x光光”掃描儀，它對人體、掃描儀，它對人體、膠卷無害，用軟件處膠卷無害，用軟件處理的方法，可合成完理的方法，可合成完整的光學圖像。整的光學圖像。當有金屬物體穿當有金屬物體穿越安檢門時報警越安檢門時報警安檢門演示安檢門演示油管探傷油管探傷六、電渦流表面探傷六、電渦流表面探傷手持式裂紋測量儀手持式裂紋測量儀 滾子渦流滾子渦流探傷機是由探傷

30、機是由計算機控制計算機控制的軸承滾子的軸承滾子表面微裂紋表面微裂紋探傷的專用探傷的專用設備，可探設備，可探出深出深30m30m的表面微小的表面微小裂紋。裂紋。手提式探傷儀外形手提式探傷儀外形掌上型電渦流探傷儀掌上型電渦流探傷儀用掌上型電渦流探傷儀檢測飛機裂紋用掌上型電渦流探傷儀檢測飛機裂紋臺式電渦流探傷儀臺式電渦流探傷儀花瓣阻抗圖花瓣阻抗圖第五節(jié)第五節(jié) 接近開關簡介接近開關簡介 接近開關接近開關又稱無觸點行程開關。它能在一定的距離又稱無觸點行程開關。它能在一定的距離（幾毫米至幾十毫米）內(nèi)檢測有無物體靠近。當物體與（幾毫米至幾十毫米）內(nèi)檢測有無物體靠近。當物體與其接近到設定距離時，就可以發(fā)出其接

31、近到設定距離時，就可以發(fā)出“動作動作”信號信號（常開（常開閉合；常閉閉合；常閉斷開）斷開）。 接近開關的核心部分是接近開關的核心部分是“感辨頭感辨頭”，它對正在接近，它對正在接近的物體有很高的感辨能力。的物體有很高的感辨能力。接近開關外形接近開關外形一、常用的接近開關分類一、常用的接近開關分類 常用的接近開關有常用的接近開關有電渦流式電渦流式( (俗稱電感接近開關俗稱電感接近開關) )、電容式電容式、磁性干簧開關磁性干簧開關、霍爾式霍爾式、光電式光電式、微波式微波式、超超聲波式聲波式等。等。二、二、的特點的特點 優(yōu)點是：優(yōu)點是：接近開關與被測物不接觸、不會產(chǎn)生機械接近開關與被測物不接觸、不會產(chǎn)

32、生機械磨損和疲勞損傷、工作壽命長、響應快、無觸點、無火磨損和疲勞損傷、工作壽命長、響應快、無觸點、無火花、無噪聲、防潮、防塵、防爆性能較好、輸出信號負花、無噪聲、防潮、防塵、防爆性能較好、輸出信號負載能力強、體積小、安裝、調整方便載能力強、體積小、安裝、調整方便. . 缺點是：缺點是：觸點容量較小、輸出短路時易燒毀。觸點容量較小、輸出短路時易燒毀。三、接近開關的主要性能指標三、接近開關的主要性能指標額定動作距離額定動作距離：額定條件下：額定條件下 工作距離工作距離：設定值：設定值動作滯差動作滯差：動作距離：動作距離- -復位距離復位距離 動作頻率動作頻率：響應時間：響應時間重復定位精度重復定位

33、精度：重復測量間距：重復測量間距四、電渦流接近開關四、電渦流接近開關(電感接近開關電感接近開關)的工作原理的工作原理 電渦流式接近開關俗稱電感接近開關，屬于一種開電渦流式接近開關俗稱電感接近開關，屬于一種開關量輸出的位置傳感器。它由關量輸出的位置傳感器。它由LCLC高頻振蕩器高頻振蕩器和和放大處理放大處理電路電路組成。組成。 利用金屬物體在接近這個能產(chǎn)生交變電磁場的振蕩感辨頭利用金屬物體在接近這個能產(chǎn)生交變電磁場的振蕩感辨頭時，使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。這個渦流反作用于接近開關，使接近時，使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。這個渦流反作用于接近開關，使接近開關振蕩能力衰減，內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化，由此識別出有無開關

34、振蕩能力衰減，內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化，由此識別出有無金屬物體接近，進而控制開關的通或斷。這種接近開關所能檢測金屬物體接近，進而控制開關的通或斷。這種接近開關所能檢測的物體必須是導電性能良好的金屬物體。的物體必須是導電性能良好的金屬物體。原原理理框框圖圖1.1.動作動作( (檢測檢測) )距離距離: : 動作距離動作距離是指檢測體按一定方式移是指檢測體按一定方式移動時，從基準位置動時，從基準位置( (接近開關的感應表面接近開關的感應表面) )到開關動作到開關動作時測得的基準位置到檢測面的空間距離。時測得的基準位置到檢測面的空間距離。額定動作距額定動作距離離是指接近開關動作距離的標稱值。是指接近開

35、關動作距離的標稱值。 2.2.設定距離：設定距離：指接近開關在實際工作中的整定距離，一指接近開關在實際工作中的整定距離，一般為額定動作距離的般為額定動作距離的0.80.8倍。被測物與接近開關之間倍。被測物與接近開關之間的安裝距離一般等于額定動作距離，以保證工作可靠。的安裝距離一般等于額定動作距離，以保證工作可靠。安裝后還須通過調試，然后緊固。安裝后還須通過調試，然后緊固。3.3.復位距離：復位距離：接近開關動作后，又再次復位時的與被測接近開關動作后，又再次復位時的與被測物的距離，它略大于動作距離。物的距離，它略大于動作距離。4.4.回差值回差值: : 動作距離與復位距離之間的絕對值。動作距離與

36、復位距離之間的絕對值?；夭钪祷夭钪翟酱螅瑢ν饨绲母蓴_以及被測物的抖動等的抗干擾能越大，對外界的干擾以及被測物的抖動等的抗干擾能力就越強。力就越強。五、接近開關的術語五、接近開關的術語5 5、標準檢測體：、標準檢測體：可與現(xiàn)場被檢金屬作比較的標準金屬可與現(xiàn)場被檢金屬作比較的標準金屬檢測體。標準檢測體通常為正方形的檢測體。標準檢測體通常為正方形的A3A3鋼，厚度為鋼，厚度為1mm1mm，所采用的邊長是接近開關檢測面直徑的，所采用的邊長是接近開關檢測面直徑的2.52.5倍。倍。6 6、接近開關的安裝方式：、接近開關的安裝方式：分齊平式和非齊平式。分齊平式和非齊平式。齊平齊平式式( (又稱埋入型又稱埋

37、入型) )的接近開關表面可與被安裝的金屬物的接近開關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；件形成同一表面，不易被碰壞，但靈敏度較低；非齊非齊平式平式( (非埋入安裝型非埋入安裝型) )的接近開關則需要把感應頭露出的接近開關則需要把感應頭露出一定高度，否則將降低靈敏度。一定高度，否則將降低靈敏度。7 7、響應頻率、響應頻率f：按規(guī)定，在按規(guī)定，在1 1秒的時間間隔內(nèi)，接近開秒的時間間隔內(nèi)，接近開關動作循環(huán)的最大次數(shù)，重復頻率大于該值時，接近關動作循環(huán)的最大次數(shù)，重復頻率大于該值時，接近開關無反應。開關無反應。8 8、響應時間、響應時間t：接近開關檢測到物體時刻到接近開關

38、出接近開關檢測到物體時刻到接近開關出現(xiàn)電平狀態(tài)翻轉的時間之差。可用公式換算：現(xiàn)電平狀態(tài)翻轉的時間之差?？捎霉綋Q算： t =1/f9 9、輸出狀態(tài)：、輸出狀態(tài)：常開常開/ /常閉型接近開關。常閉型接近開關。 對對常開型接近開關常開型接近開關：當未檢測到物體時，接近開：當未檢測到物體時，接近開關內(nèi)部的輸出三極管截止，負載不工作關內(nèi)部的輸出三極管截止，負載不工作( (失電失電) )；當檢；當檢測到物體時，內(nèi)部的輸出級三極管導通，負載得電工測到物體時，內(nèi)部的輸出級三極管導通，負載得電工作。對作。對常閉型接近開關常閉型接近開關：當未檢測到物體時，三極管：當未檢測到物體時，三極管反而處于導通狀態(tài)，負載得電工作；反之則負載失電。反而處于導通狀態(tài)，負載得電工作；反之則負載失電。1010、輸出形式：、輸出形式：常用的輸出方式常用的輸出方式 NPNNPN二線，二線，NPNNPN三線，三線，NPNNPN四線，四線，PNPPNP二線，二線，PNPPNP三線，三線， PNPPNP四線，四線，DCDC二線，二線，ACAC二線，二線，ACAC五線（帶繼電器）等。五線（帶繼電器）等。 讀者可查閱以下有關資料。讀者可查閱以下有關資料。1111、導通壓降：、導通壓降：接近開關在導通狀態(tài)時，開關內(nèi)部的輸接近開關在導通狀態(tài)時，