中職-傳感器-課件-5-PPT課件

1、機械工業(yè)出版社中等職業(yè)教育電氣類規(guī)劃教材 自動檢測與轉換技術第四章多媒體課件200951 更新7/22/20221在這一章里，卡卡要給大家介紹電渦流傳感器的基本原理、特性和應用，也集中講一講在工業(yè)技術里廣泛應用的接近開關。電渦流傳感器主要用于金屬探測（安全檢測等）、微小位移和振動測量，以及轉速、表面狀態(tài)等諸多與電渦流有關的參數(shù)，還可以用于無損探傷及接近開關。電渦流傳感器的最大特點是非接觸測量。第四章 電渦流傳感器7/22/20222我們先來看一個實驗。取一只直徑為300mm左右的空心線圈，接到金屬探測器的高頻激勵電流輸出端。當線圈接近一塊金屬，這時我們會發(fā)現(xiàn)與檢測電路相連的耳機里的聲音音調變尖

2、 。小實驗第一節(jié) 電渦流傳感器工作原理 7/22/20223第一節(jié) 電渦流傳感器工作原理 電渦流效應演示 當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L 減小，等效電阻R 增大，流過電渦流線圈的電流 i1 增大。 7/22/20224電渦流的應用 在我們日常生活中經(jīng)?？梢杂龅?干凈、高效的 電磁爐7/22/20225電磁爐內部的勵磁線圈7/22/20226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，在鐵質鍋底會產(chǎn)生無數(shù)的電渦流，使鍋底發(fā)熱，燒開鍋 內 食 物。7/22/20227第二節(jié) 電渦流傳感器結構及特性 電渦流探頭外形交變磁場7/22/20228電渦流探頭內部結構

3、 1電渦流線圈 2探頭殼體 3殼體上的位置調節(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 7/22/20229CZF-1系列傳感器的性能 分析上表請得出結論： 探頭的直徑與測量范圍及分辨力之間有何關系？7/22/202210大直徑電渦流探雷器 7/22/202211第三節(jié) 測量轉換電路 一、調幅式（AM）電路 石英振蕩器產(chǎn)生穩(wěn)頻、穩(wěn)幅高頻振蕩電壓(100kHz2MHz）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，引起電渦流線圈兩端電壓的衰減，輸出電壓Uo反映了金屬體對電渦流線圈的距離。7/22/202212部分常用材料對振蕩器振幅的衰減系數(shù)

4、 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？為什么？7/22/202213二、調頻（FM）式電路(100kHz1MHz） 當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。如果要用模擬儀表進行顯示或記錄時，必須使用鑒頻器，將f轉換為電壓Uo 。 7/22/202214并聯(lián)諧振回路的諧振頻率 7/22/202215第四節(jié) 電渦流傳感器的應用 一、位移測量 電渦流位移傳感器是一種輸出為模擬量的電子器件。當金屬物體接近此感應面時，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)衰減量的變化或振蕩頻率

5、的變化，可地計算出與被檢物體的距離、振動等參數(shù)。這種位移傳感器屬于非接觸測量，工作時不受灰塵等因素的影響，可在各種惡劣條件下使用。7/22/202216位移測量儀 位移測量包含： 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歸結為位移或間隙變化。數(shù)顯位移測量儀及探頭7/22/202217420mA電渦流位移傳感器外形（參考德國圖爾克公司資料）7/22/202218齊平式電渦流位移傳感器外形（參考德國圖爾克公司資料） 齊平式傳感器安裝時可以不高出安裝面，不易被損害。7/22/202219V系列電渦流位移傳感器外形（參考浙江洞頭開關廠資

6、料）齊平式7/22/202220V系列電渦流位移傳感器性能一覽表（摘自洞頭開關廠資料） 7/22/202221四線制電渦流位移傳感器的接線說明 有的位移傳感器同時具備兩種動作輸出狀態(tài)，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NPN和PNP輸出模式，俗稱為常開輸出或常閉輸出模式。7/22/202222電渦流位移傳感器的應用 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、電導率、磁導率、表面因素、距離等，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。 在用

7、作 定 量 測量時，必須采用逐點標定、計算機線性糾正、溫度補補償?shù)却胧?7/22/202223介紹幾種常見位移傳感器7/22/202224利用電渦流測振儀測量葉片振動如圖4-6c所示，輸出的振動波形如圖4-7所示，請分析與被測振動有關的結果。振動的基波周期T約為2.5格10ms/格25ms；振動的基波頻率f約為1/T1/0.025s40Hz；振動的輸出電壓峰峰值UPP約為(2格40mV/格)80mV，輸出電壓幅值UP約為40mV。若測振儀的靈敏度為0.5mm/mV，則振動的振幅x約為20mm。7/22/202225 偏心和振動檢測7/22/202226通過測量間隙來測量徑向跳動7/22/20

8、2227測量彎曲、波動、變形 對橋梁、絲桿等機械結構的振動測量，須使用多個傳感器。7/22/202228測量金屬薄膜、板材厚度電渦流測厚儀 測量冷軋板厚度導向輥的材料可以用金屬制作嗎？7/22/202229測量尺寸、公差及零件識別 通過測量間隙來測定 熱膨脹引起的上下平移7/22/202230測量封口機工作間隙間隙越大，電渦流越小7/22/202231測量注塑機開合模的間隙間距7/22/202232位移的標定方法 使用千分尺，逐一對照測量電路的輸出電壓及數(shù)顯表讀數(shù)，列出對照表，存入計算機，從而達到線性化的目的。7/22/202233電渦流位移傳感器的距離與輸出電壓特性曲線位移傳感器1、2、3

9、的量程和線性范圍各為多少mm？7/22/202234二、轉速測量 若轉軸上開z 個槽(或齒)，頻率計的讀數(shù)為f（單位為Hz），則轉軸的轉速n（單位為r/min）的計算公式為 7/22/202235齒輪轉速測量 例： 下圖中，設齒數(shù)z =48，測得頻率 f=120Hz，請按上述公式該齒輪的轉速n 。7/22/202236電動機轉速測量7/22/202237三、電渦流式通道安全檢查門 安檢門的內部設置有發(fā)射線圈和接收線圈。當有金屬物體通過時，交變磁場就會在該金屬導體表面產(chǎn)生電渦流，會在接收線圈中感應出電壓，計算機根據(jù)感應電壓的大小、相位來判定金屬物體的大小。7/22/202238安檢門演示當有金屬

10、物體穿越安檢門時報警在安檢門的上中下中，安裝多個電渦流線圈，有金屬穿過時，對應位置報警。還在一側安裝一臺“軟x光”掃描儀，它能顯示衣服里頭的物體形狀和密度，對人體、膠卷無害。 7/22/202239四、電渦流表面探傷 手持式裂紋測量儀油管探傷7/22/202240滾子渦流探傷機 滾子渦流探傷機是由計算機控制的軸承滾子表面微裂紋探傷的專用設備，可探出深 30m的表面微小裂紋。（參考無錫市通達滾子有限公司資料）7/22/202241手提式探傷儀外形（參考廈門愛德華檢測設備有限公司資料）7/22/202242掌上型電渦流探傷儀7/22/202243用掌上型電渦流探傷儀檢測飛機裂紋7/22/20224

11、4臺式電渦流探傷儀7/22/202245花瓣阻抗圖7/22/202246第五節(jié) 接近開關簡介 接近開關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）內檢測有無物體靠近。當物體進入其設定距離范圍內時，就發(fā)出“動作”信號，該信號屬于開關信號（高電平或低電平）。 接近開關能直接驅動中間繼電器。多數(shù)接近開關已將感辨頭和測量轉換電路做在同一殼體內，殼體上多帶有螺紋或安裝孔，以便于安裝和調整。 接近開關的應用已遠超出行程開關的行程控制和限位保護范疇。它可以用于高速計數(shù)、測速，確定金屬物體的存在和位置，測量物位等。7/22/202247 接近開關的核心部分是“感辨頭”，它對正在接近的物體有很高的感

12、辨能力。在生物界，眼鏡蛇的尾部能感辨出人體發(fā)出的紅外線；而電渦流探頭能感辨金屬導體的靠近。應變片、電位器之類的傳感器無法用于接近開關，因為它們屬于接觸式測量。知 識 沙 龍7/22/202248接近開關外形 7/22/202249接近開關外形 7/22/202250接近開關外形（續(xù)） 7/22/202251一、常用的接近開關分類 常用的接近開關有電渦流式（以下簡稱電感接近開關）、電容式、磁性干簧開關、霍爾式、光電式、微波式 、超聲波式等。 7/22/202252二、接近開關的特點 接近開關與被測物不接觸、不會產(chǎn)生機械磨損和疲勞損傷、工作壽命長、響應快、無觸點、無火花、無噪聲、防潮、防塵、防爆性

13、能較好、體積小、安裝、調整方便； 缺點是 觸點容量較小、輸出短路時易燒毀。 7/22/202253三.接近開關的主要性能指標： 額定動作距離、工作距離、動作滯差、重復定位精度（重復性）、動作頻率等。 7/22/202254四、電渦流接近開關（即：電感接近開關）的工作原理 電感接近開關由LC高頻振蕩器和放大處理電路組成，金屬物體在接近辨頭時，表面產(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的物體必須是導電性能良好的金屬物體。7/22/202255五、電渦流接近開關原理框圖7/22/202

14、256六、常見接近開關的型號說明（摘自浙江洞頭開關廠資料）7/22/202257七、接近開關的術語解釋（1） 1.動作（檢測）距離: 被測體按一定方式移動時，從基準位置（接近開關的感應表面）到開關動作時測得的基準位置到檢測面的空間距離的標稱值。 2.設定距離：指整定距離，一般為額定動作距離的0.8倍，以保證工作可靠。 3.復位距離：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。 4.回差值: 動作距離與復位距離之間的絕對值。回差值越大，對外界的干擾以及被測物的抖動等的抗干擾能力就越強。7/22/202258接近開關的檢測距離與回差7/22/202259接近開關的術語解釋（2）

15、 標準檢測體：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A3鋼，厚度為1mm，所采用的邊長是接近開關檢測面直徑的2.5倍。7/22/202260不同材料的金屬檢測物對電渦流接近開關動作距離的影響（以Fe為參考金屬） 對于非磁性材料，被測體的電導率越高，則靈敏度越高；被測體是磁性材料時，其磁導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圈的Q值。磁滯損耗大時，其靈敏度通常較高。7/22/202261接近開關的術語解釋（3） 接近開關的安裝方式：分齊平式和非齊平式。齊平式（又稱埋入型）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；非齊平式（

16、非埋入安裝型）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。7/22/202262接近開關的安裝方式齊平式安裝非齊平式安裝7/22/202263接近開關的術語解釋（4） 響應頻率f ：按規(guī)定，在1秒的時間間隔內， 接近開關動作循環(huán)的最大次數(shù)，重復頻率大于該值時，接近開關無反應。 響應時間t ：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?？捎霉綋Q算： t=1/ f7/22/202264響應頻率及響應時間示意圖7/22/202265接近開關的術語解釋（5） 輸出狀態(tài)：常開/常閉型接近開關 當無檢測物體時，對常開型接近開關而言，由于接近開關內部的輸出三極管截止，所接的負載

17、不工作（失電）；當檢測到物體時，內部的輸出級三極管導通，負載得電工作。 對常閉型接近開關而言，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。7/22/202266接近開關的術語解釋（6） 常用的輸出形式有： NPN二線， NPN三線， NPN四線， PNP二線， PNP三線， PNP四線， DC二線，AC二線， AC五線（帶繼電器）等幾種，讀者可查閱以下有關資料。7/22/202267輸出形式（14）負載負載藍藍藍藍7/22/202268輸出形式（58）負載負載負載7/22/202269 接近開關的術語解釋（7） 導通壓降：接近開關在導通狀態(tài)時，開關內部的輸出三極管集電極與發(fā)射極之間的電壓降。一般情況下，導通壓降約為0.3V。7/22/202270導通壓降0.3V7/22/202271接近開關的接線方法舉例以NPN、常開型為例來說明 接線方法 OUT端與GND端的壓降Uces約為0.3V，流過KA的電流IKA=（VCC-0. 3）/RKA。若IKA大于KA的額定吸合電流，則KA能夠可靠吸合。7/22/202272 請按接線圖將各元件正確地連接起來。7/22/202273接近開關使用注意事項 1.請勿將電感