第5章 電感式傳感器

第5章電感式傳感器主要內(nèi)容：

5.1變磁阻式電感傳感器

5.2差動變壓器式電感傳感器

5.3電渦流式傳感器

傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器概述傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器電感式傳感器利用電磁感應(yīng)定律將被測量（如位移、壓力、振動）轉(zhuǎn)換為自感或互感的變化。電感式傳感器是一種機(jī)電轉(zhuǎn)換裝置，特點(diǎn)是體積大，靈敏度高，輸出信號大。結(jié)構(gòu)簡單可靠、分辨力高，可進(jìn)行0.1μm的測量。

電感式傳感器按結(jié)構(gòu)可分為：

自感式電感傳感器

互感式電感傳感器

電渦流式電感傳感器

LX5.1自感式傳感器

先看一個演示：氣隙變小，電感變大，電流變小傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器

在電氣設(shè)備中為了得到較強(qiáng)的磁場，通常利用磁導(dǎo)率很高的鐵磁材料把電流產(chǎn)生的磁通集中在鐵心這個限定的空間內(nèi)，這種集中的磁通所經(jīng)過的路徑稱為磁路。線圈繞在由鐵磁材料制成的鐵心上，線圈通以電流，便產(chǎn)生磁通，故此線圈稱為勵磁線圈。線圈中的電流稱為勵磁電流。磁路及磁路歐姆定律-預(yù)備知識傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器

磁阻Rm

表示磁介質(zhì)對磁通的阻礙作用的大小。磁介質(zhì)的磁導(dǎo)率μ越大，橫截面S越大，則對磁通量Φ的阻礙作用越?。欢怕乏脑介L，對磁通量的阻礙作用越大。勵磁線圈通過勵磁電流會產(chǎn)生磁通，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，線圈匝數(shù)越多，勵磁電流越大，產(chǎn)生的磁通也就越多。把勵磁電流I和線圈匝數(shù)N的乘積稱為磁動勢，單位是安（A），用F表示，即傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器一個磁路中的磁阻等于磁動勢與磁通量的比值。這個定義可以表示為磁路中的磁通Φ等于作用在該磁路上的磁動勢F除以磁路的磁阻這就是磁路的歐姆定律。比較上兩式可得傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器電路歐姆定律與磁路歐姆定律比較磁路電路磁路電路磁動勢F電動勢E

磁阻Rm=

δ/S

電阻R=ρl/S磁通Φ電流I磁通Φ=F/Rm電流I=E/R5.1變磁阻式自感傳感器5.1.1工作原理傳感器結(jié)構(gòu):鐵芯、線圈、銜鐵三部分組成。鐵芯和銜鐵之間有氣隙，氣隙厚度為δ0;傳感器運(yùn)動部分與銜鐵相連，銜鐵移動時(shí)δ發(fā)生變化引起磁路的磁阻Rm

變化，使電感線圈的自感系數(shù)L變化。傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器Rm

：磁路總磁組；

δ:氣隙厚度；S0:氣隙的截面積；μ0:空氣導(dǎo)磁率。由于磁路的氣隙磁阻遠(yuǎn)大于鐵心磁阻，可近似為氣隙磁阻：5.1.1工作原理

線圈自感系數(shù)可按下式計(jì)算：式中：N

為線圈匝數(shù)；變磁阻式傳感器又分為：

變氣隙厚度型（δ）變氣隙截面積型（S0）傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器可見只要改變氣隙厚度或氣隙截面積就可以改變磁路的氣隙磁阻。5.1.2輸出特性

（變氣隙厚度）

銜鐵位移Δδ引起的電感變化為傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器

氣隙厚度變化時(shí)，L與δ為反比關(guān)系δ0LδL0L0+ΔLL0-ΔL電感初始?xì)庀鼎?處，初始電感量為特性曲線非線性δ0–Δδ5.1.2輸出特性

Δδ/δ<<1時(shí)，可將前式用泰勒級數(shù)展開,求出電感增量

銜鐵下移時(shí)電感的相對增量增大

銜鐵上移時(shí)電感的相對增量減小傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器5.1.2輸出特性

滿足Δδ/δ

<<1時(shí)，忽略高次項(xiàng)（非線性項(xiàng)），有：電感相對變化量與氣隙變化成正比關(guān)系傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器定義變磁阻式傳感器的靈敏度為：

對上式作線性處理即，銜鐵的氣隙變化引起的電感相對變化量5.1.2輸出特性

討論：傳感器測量范圍Δδ與靈敏度k0相矛盾；與線性度Δδ/δ0

相矛盾；Δδ/δ0

越小高次項(xiàng)迅速減小，非線性誤差越小，但傳感器量程變小；變間隙式電感傳感器用于小位移比較精確，一般取Δδ/δ0=0.1～0.2

，（1～2mm/10mm）；為減小非線性誤差實(shí)際測量中多采用差動形式。傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器5.1.2輸出特性

差動式原理差動變隙式由兩個相同的線圈L1、L2構(gòu)成磁路。當(dāng)被測量通過導(dǎo)桿使銜鐵位移時(shí)，兩個回路中磁阻發(fā)生大小相等、方向相反的變化，形成差動形式。傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器

當(dāng)銜鐵移動時(shí)，兩個電感一個增加另一個減小變化時(shí)

兩個電感量產(chǎn)生相對變化為總的電感變化5.1.2輸出特性

對上式進(jìn)行線性處理，忽略高次項(xiàng)得到：氣隙相對變化引起的電感的相對變化為

差動變隙式總的電感變化為：傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器差動形式的電感輸出靈敏度為單線圈的兩倍

5.1.2輸出特性1）

比較單線圈，差動式的靈敏度提高了一倍；2）

差動式非線性項(xiàng)與單線圈相比，多乘了(Δδ/δ)因子；不存在偶次項(xiàng)使Δδ/δ0進(jìn)一步減小，線性度得到改善。3）

差動式的兩個電感結(jié)構(gòu)可抵消部分溫度、噪聲干擾。傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器差動形式與單線圈比較

結(jié)論：傳感器線圈結(jié)構(gòu)5.1.3（L-U

轉(zhuǎn)換）測量電路

兩個橋臂由相同線圈組成差動形式，另外兩個為平衡電阻傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器

差動變隙式交流電橋結(jié)構(gòu)示意圖等效電路（1）交流電橋式檢測電路差動變隙式傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器

電橋輸出電壓Uo與氣隙變量Δδ有正比關(guān)系，與輸入橋壓有關(guān)，橋壓UAC升高輸出電壓Uo

增加；橋路輸出電壓與初始?xì)庀鼎?有關(guān)，δ0

越小輸出越大。交流電橋電壓輸出：線圈品質(zhì)因數(shù)Q較高時(shí)可以消除正交分量（參見3章交流電橋，輸出一個與電源同相的電壓分量）電橋輸出為：電橋的兩臂是傳感器線圈阻抗臂、另外兩個臂是交流變壓器次級線圈各占1/2，交流供電。

橋路輸出電壓為：傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器（2）變壓器式交流電橋檢測電路5.1.3測量電路銜鐵移動相同距離時(shí)，輸出電壓大小相等方向相反，相差180o，要判斷銜鐵方向就是判斷信號相位，可采用相敏檢波電路解決。該電路最大特點(diǎn)是輸出阻抗較小，其輸出阻抗為

傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器

當(dāng)銜鐵偏移時(shí)，

Z1>Z2，輸出電壓與電源同相

當(dāng)銜鐵偏向另一方向

Z1<Z2，輸出電壓與電源反相

當(dāng)銜鐵在中間位置：Z1

=Z2，Uo=0

5.1.3測量電路

調(diào)幅式電路

調(diào)頻電路傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器輸出幅值隨電感L變化，L0

為諧振點(diǎn)的電感值；電感L變化時(shí)諧振頻率f0變化，

f0=1/（2π（LC）1/2）線性范圍?。?）諧振式（調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相）5.1.4變磁阻式傳感器的應(yīng)用傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器被測壓力經(jīng)過位移、電壓兩次轉(zhuǎn)換輸出差動變隙式電感傳感器壓力測量原理5.1.4變磁阻式傳感器的應(yīng)用傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器游標(biāo)卡尺分辨力為0.02mm;千分尺分辨力為0.01mm，數(shù)顯千分尺分辨力可達(dá)0.01μm。變隙式原始?xì)庀鼎?可取得很小,δ0

=0.1～0.5mm,

當(dāng)Δδ=1μm

時(shí)，ΔL/L0可達(dá)1/100～1/500。變隙式傳感器靈敏度高；缺點(diǎn)是非線性嚴(yán)重，自由行程小，工藝制作難。5.2差動變壓器式傳感器5.2.1工作原理

結(jié)構(gòu)塑料骨架上繞制線圈,中間初級，兩邊次級,鐵芯在骨架中間可上下移動;這種傳感器根據(jù)變壓器的基本原理制成，并將次級線圈繞組用差動形式連接。差動變壓器的結(jié)構(gòu)形式較多,應(yīng)用最多的是螺線管式差動變壓器(介紹三節(jié)式),可測量1—100mm范圍內(nèi)機(jī)械位移。傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器次級次級骨架初級銜鐵次級次級初級把被測的非電量變化轉(zhuǎn)換成為線圈互感量的變化的傳感器稱為互感式傳感器。5.2.1工作原理

等效電路

初級線圈L1，次級線圈L2a、L2b須反相連接，保證差動形式如果線圈完全對稱，并且鐵芯處于中間位置時(shí)兩線圈互感系數(shù)相等傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器差動輸出電壓為零：并且有兩線圈電動勢相等次級線圈同名端反向連接5.2.1工作原理差動變壓器的輸出電壓大小和符號反映了鐵心位移的大小和方向。傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器

當(dāng)鐵芯上下移動時(shí)，輸出電壓大小、極性隨鐵芯位移變化

若鐵芯上移

若鐵芯下移

輸出電壓與輸入同相位輸出電壓與輸入反相輸出電壓次級開路時(shí)，初級電流代入上式5.2.2基本特性由此得到差動變壓器輸出電壓有效值為：

差動變壓器輸出電壓與互感的差值成正比。傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器

根據(jù)電磁感應(yīng)定律，次級感應(yīng)電動勢與互感關(guān)系分別為：5.2.2基本特性傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器鐵芯向上移（右移）輸出與E2a同極性；差動變壓器輸出是被互感大小調(diào)制的交流電壓，存在相位問題，有正負(fù)變化。

鐵芯向下移（左移）輸出與E2b同極性；

鐵芯在中間位置時(shí)傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器1.差動變壓器輸出電壓幅值取決于互感△M，即鐵芯在線圈中移動的距離X，

Uo與Ui的相位決定鐵芯的移動方向；2.輸出電壓的正、負(fù)（反相）結(jié)果，經(jīng)相敏檢波后輸出曲線反行程翻轉(zhuǎn)為過零直線；3.輸出電壓Uo與激勵電壓Ui有關(guān)，應(yīng)盡可能大；Uo與激勵頻率成正比，中頻在400～1000Hz；差動變壓器靈敏度可達(dá)0.1～5V/mm；性能包括三個內(nèi)容:傳感器類型、轉(zhuǎn)換電路、電源。出廠標(biāo)定靈敏度規(guī)定：輸出電壓U0/1V/銜鐵位移1μm

討論差動變壓器輸出電壓和位移的關(guān)系5.2.3零點(diǎn)殘余電壓

理論上講，鐵芯處于中間位置時(shí)輸出電壓應(yīng)為零，而實(shí)際輸出Uo≠0，在零點(diǎn)上總有一個最小的輸出電壓，這個鐵芯處于中間位置時(shí)最小不為零的電壓稱為零點(diǎn)殘余電壓。傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器產(chǎn)生零點(diǎn)殘余電壓的原因是：

1.由于兩個次級線圈繞組電氣參數(shù)（M互感；L電感；R內(nèi)阻）不同，幾何尺寸工藝上很難保證完全相同，

2.電源中高次諧波，線圈寄生電容的存在等，使實(shí)際的特性曲線總有最小輸出。零點(diǎn)殘余電壓主要成分是頻率、幅度不同的基波、諧波.零點(diǎn)殘余電壓過大會使靈敏度下降，非線性誤差增大，放大器末級飽和，因此是直接影響傳感器質(zhì)量的參數(shù)。為減小零點(diǎn)殘余電壓的影響變壓器工藝上采取措施，電路補(bǔ)償?shù)?5.2.3零點(diǎn)殘余電壓為減小零點(diǎn)殘余電壓的影響，一般要用電路進(jìn)行補(bǔ)償,電路補(bǔ)償?shù)姆椒ㄝ^多,可采用以下方法。

串聯(lián)電阻：消除兩次級繞組基波分量幅值上的差異；

并聯(lián)電阻電容：消除基波分量相差，減小諧波分量；相敏檢波電路對零點(diǎn)殘余誤差有很好的抑制作用。這些電路可單個使用也可綜合使用，需要通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)效果串聯(lián)電阻并聯(lián)電阻傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器

哪個部分是傳感器？二極管組成的是什么電路?電阻R0、電容C有什么作用？已知初級信號為正弦波（上+下-），畫出次級信號波形；分析整流電路的輸出電流電壓是方向，（上半周下半周）；如果鐵芯上移，分析輸出電壓

Uo=UAO-UBO的極性。傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器

討論差動整流電路

（請同學(xué)回答問題）5.2.4測量電路

（1）差動整流電路

5.2.4測量電路

差動變壓器輸出交流信號,為正確反映位移大小和方向，常采用差動整流電路和相敏檢波電路。差動整流電路輸入一交流信號時(shí)，無論極性如何，整流電路的輸出電壓始終為

Uo=UAO-UBO

上繞組輸出始終為

U24

下繞組輸出始終為U68R0為調(diào)零電阻傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器（1）差動整流電路

5.2.4測量電路

整流電路的輸出電壓大小極性與鐵心位置有關(guān)：

鐵心T在中間位置時(shí)，U24=U68

，Uo=0;

鐵心T上移，U24＞U68，Uo＞0；鐵心T下移，U24

＜U68，Uo

＜0。傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器（1）差動整流電路5.2.4測量電路差動整流電路分析動畫演示：差分整流上線圈上半周差分整流上線圈下半周差分整流下線圈上半周差分整流下線圈下半周傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器

鐵芯上移鐵芯下移UoUo

差動整流電路的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，可以不考慮相位調(diào)整

和零點(diǎn)殘余電壓的影響,分布電容影響小，便于遠(yuǎn)距離傳輸。

L1、L2傳感器作兩個橋臂；C1、C2為另外兩個橋臂；

D1—D4組成相敏整流器；磁飽和變壓器T提供橋壓。傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器

被測厚度正常時(shí)，L1=L2，Uc=Ud，IM=0；設(shè)厚度變化，T上移，L1＞L2，Z1＞Z2正半周（a+，b-）時(shí)，D1、D4導(dǎo)通，I1＜I4

；負(fù)半周（a-，b+）時(shí)，D2、D3導(dǎo)通，I3＜I2

；3.電感測厚儀（二極管相敏檢波電路)無論極性如何始終有

Ud＞Uc,電流方向↑若T下移，L1＜L2，

Z1＜Z2，

Ud＜Uc

，電流方向↓。若L1>L2，a+，b-時(shí)，D1D4導(dǎo)通；a-，b+時(shí)，D2D3導(dǎo)通；d點(diǎn)電位高于c點(diǎn)電位，M向一個方向偏轉(zhuǎn)。若L1<L2，M向另一個方向偏轉(zhuǎn)。5.2.5差動變壓器式傳感器應(yīng)用差動變壓器式傳感器可直接用于位移測量，也可以測量與位移有關(guān)的任何機(jī)械量，如振動，加速度，應(yīng)變等等。傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器

壓差計(jì)

當(dāng)壓差變化時(shí)，腔內(nèi)膜片位移使差動變壓器次級電壓發(fā)生變化，輸出與位移成正比，與壓差成正比。

液位測量

沉筒式液位計(jì)將水位變化轉(zhuǎn)換成位移變化，再轉(zhuǎn)換為電感的變化，差動變壓器的輸出反映液位高低。傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器差動變壓器結(jié)構(gòu)形式5.2.5差動變壓器式傳感器應(yīng)用

電感測厚儀傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器差動變壓器式壓力傳感器

傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器5.3

電渦流式傳感器

電渦流傳感器是一種非接觸式的線性化計(jì)量工具，在大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)的在線監(jiān)測與故障診斷中得到廣泛應(yīng)用。電渦流傳感器能準(zhǔn)確測量被測體（必須是金屬導(dǎo)體）與探頭端面之間靜態(tài)和動態(tài)的相對位移變化。電渦流式傳感器最大的特點(diǎn)：能夠?qū)ξ灰啤⒑穸?、表面溫度、速度、?yīng)力、材料損傷等被測量進(jìn)行非接觸式測量。電渦流傳感器目前主要應(yīng)用于位移、振動、轉(zhuǎn)速、厚度等機(jī)械量測量,另外可測材料、測溫度和電渦流探傷。傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器

測振動

測軸心軌跡

測厚

測轉(zhuǎn)速5.3.1電渦流效應(yīng)由法拉第電磁感應(yīng)原理可知,一個塊狀金屬導(dǎo)體置于變化的磁場中或在磁場中作用切割磁力線運(yùn)動時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部會產(chǎn)生一圈圈閉和的電流，這種電流叫電渦流，這種現(xiàn)象叫做電渦流效應(yīng),根據(jù)電渦流效應(yīng)制作的傳感器稱電渦流傳感器。傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器H2I2形成電渦流必須具備的兩個條件：

①存在交變磁場②金屬導(dǎo)體處于交變磁場中

金屬導(dǎo)體UAC5.3.2等效電路分析把一個扁平線圈置于金屬導(dǎo)體附近，當(dāng)線圈中通以交變電流I1時(shí)，線圈周圍空間產(chǎn)生交變磁場H1；當(dāng)金屬導(dǎo)體靠近交變磁場中時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部就會產(chǎn)生渦流I2，按照楞次定律，這個渦流總是企圖抵消原磁場的變化，產(chǎn)生反抗H1的交變磁場H2。傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器渦流線圈結(jié)構(gòu)非常簡單，但要定量分析是很困難的，可根據(jù)實(shí)際情況建立一個模型，求出模型的等效電路參數(shù)。5.3.2等效電路分析

根據(jù)渦流的分布，把渦流所在范圍近似看成一個單匝短路的次級線圈。線圈遠(yuǎn)離被測體時(shí)，相當(dāng)次級開路，原線圈阻抗為傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器

當(dāng)線圈靠近金屬導(dǎo)體時(shí)，初次級線圈通過互感相互作用回路方程：次級初級5.3.2等效電路分析等效電感傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器解方程得到金屬靠近后傳感器（初級線圈）的等效阻抗等效電阻5.3.2等效電路分析凡是引起次級線圈回路變化的物理量R2、L2、M均可以引起傳感器原線圈等效電阻R1

、電感L1的變化。傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器ML2R2R1

L1

討論：顯然，被測體的電阻率ρ、導(dǎo)磁率μ、線圈與被測體間的距離X，激勵線圈的角頻率ω，都通過渦流效應(yīng)和磁效應(yīng)與線圈阻抗Z

發(fā)生關(guān)系。5.3.2等效電路分析結(jié)論：渦流線圈的等效阻抗與被測金屬中各種參數(shù)有函數(shù)關(guān)系。金屬材料的μ、ρ、d、x的變化都可以使初級線圈中的R1、L1發(fā)生變化。傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器若控制某些參數(shù)不變，只改變其中一個參數(shù)，可使初級阻抗Z1成為這個參數(shù)的單值函數(shù)。

利用金屬中的磁導(dǎo)率μ、電阻率ρ測材料,探傷；利用線圈與金屬導(dǎo)體的距離x測位移、測厚。5.3.3渦流的強(qiáng)度和分布傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器因?yàn)榻饘俅嬖谮吥w效應(yīng)，電渦流只存在于金屬導(dǎo)體的表面薄層內(nèi),存在一個渦流區(qū)，渦流區(qū)內(nèi)各處的渦流密度不同,存在徑向分布和軸向分布。金屬扁平線圈渦流區(qū)r/ros1hrosj徑向分布

2ros—線圈外徑確定后，渦流范圍也就確定了。

r=ros

線圈外徑處，金屬渦流密度最大；

r=0

線圈中心處，渦流密度為零(j=0)；

r<0.4ros

處（以內(nèi)）基本沒有渦流；

r=1.8ros

線圈外徑處，渦流密度衰減到最大值的5%。渦流范圍與電渦流線圈的外徑有一固定比例關(guān)系，渦流密度最大值在線圈外徑附近一個狹窄區(qū)域內(nèi)1.渦流的分布5.3.3渦流的分布和強(qiáng)度傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器

軸向分布

由于趨膚效應(yīng)渦流只在表面薄層存在，沿磁場方向（軸向）也是分布不均勻的。距離金屬表面Z處,渦流按指數(shù)規(guī)律衰減j0——Z=0

處金屬表面渦流密度(最大）jz——金屬表面距離Z處的渦流h——趨膚深度hz金屬扁平線圈j1.渦流的分布5.3.3渦流的分布和強(qiáng)度2.強(qiáng)度

當(dāng)線圈與被測體距離改變時(shí)，電渦流密度發(fā)生變化，強(qiáng)度也要變化。根據(jù)線圈——導(dǎo)體系統(tǒng)，金屬表面電渦流強(qiáng)度I2與距離x是非線性關(guān)系，隨x/ros上升而下降。傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器

I1為線圈激勵電流，I2為金屬導(dǎo)體中的等效電流（渦流）

x=0處，I2=I1；x/ros=1，I2=0.3I1,

I2只有在

x/ros<<1才能有較好的線性和靈敏度(測微位移)

當(dāng)x>ros時(shí)電渦流很弱了，所以測大位移時(shí)線圈直徑要大。x/rosI2/I11.01234要增加測量范圍需加大線圈直徑，傳感器體積增大,這是電渦流傳感器應(yīng)用的局限性。5.3.4測量電路傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器1.調(diào)幅式L為電渦流線圈2.調(diào)頻式電渦流線圈5.3.4測量電路3.變頻調(diào)幅式傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器電感式接近開關(guān)電路原理-----渦流變換器5.3.4測量電路變頻調(diào)幅式電路輸出特性傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器檢測原理：傳感器遠(yuǎn)離被測體時(shí)，回路諧振于f0，此時(shí)品質(zhì)因數(shù)Q最高，輸出最大；當(dāng)有磁性導(dǎo)體靠近時(shí)，振蕩回路失諧L↑f0↓使Q↓,輸出電壓下降峰值左移；當(dāng)有非磁性導(dǎo)體靠近時(shí)L↓f0↑，由于R↑Q↓，電壓也下降峰值右移；檢測中我們不關(guān)心頻率的變化，只關(guān)心幅值的大小，用檢波器獲得電壓。5.3.5電渦流傳感器的應(yīng)用

電渦流傳感器以其長期工作可靠性好、測量范圍寬、靈敏度高、分辨率高、響應(yīng)速度快、抗干擾力強(qiáng)、不受油污等介質(zhì)的影響、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)，在大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)的在線監(jiān)測與故障診斷中得到廣泛應(yīng)用。傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器

電渦流傳感器的應(yīng)用主要是通過位移變化測量其他各種物理量（1）測厚：低頻透射式渦流厚度傳感器高頻反射式渦流厚度傳感器（2）測轉(zhuǎn)速；（3）測位移、測振動；（4）電渦流探傷；（5）金屬零件計(jì)數(shù)、尺寸檢測、光潔度檢測。5.3.5電渦流傳感器的應(yīng)用1.測厚（低頻透射式渦流厚度傳感器）傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器在金屬板的上下方分別設(shè)有發(fā)射傳感器線圈L1和接收傳感器線圈L2，L1加低頻電壓U1時(shí)，L1上產(chǎn)生交變磁通。無金屬板時(shí)，磁通直接耦合至L2，L2產(chǎn)生感應(yīng)電壓；如果金屬板放置兩線圈之間，線圈L1在金屬板中產(chǎn)生電渦流，磁場能量受到損耗，使達(dá)到L2的磁通減弱，最終使L2上感應(yīng)電動勢減弱。金屬板越厚，渦流磁能損失越多，下線圈L2上感應(yīng)電動勢輸出U2越小。通過測量U2檢測金屬板的厚度。透射式渦流傳感器可檢測1～100mm范圍。5.3.5電渦流傳感器的應(yīng)用為克服帶材不平或因振動引起的干擾，可采用兩個電渦流傳感器S1、S2分別放置在被測金屬兩側(cè)，同時(shí)檢測兩個方向距離X1、X2。傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器電渦流金屬板、帶材厚度測量當(dāng)厚度不變時(shí)，兩傳感器與上下表面距離x1+x2=常數(shù);傳感器輸出電壓之和（假設(shè)為2U），數(shù)值不變；當(dāng)厚度變化△δ時(shí),輸出電壓=2U±△U

，可將△U放大輸出顯示帶材厚度變化。

實(shí)際應(yīng)用時(shí)，給定厚度δ

，當(dāng)厚度變化時(shí)與厚度變化值△δ的代數(shù)和就是被測帶材厚度。

1.測厚（高頻反射式渦流厚度傳感器）5.3.5電渦流傳感器的應(yīng)用渦流非導(dǎo)電材料厚度測量傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器金屬鍍層厚度測量5.3.5電渦流傳感器的應(yīng)用2.電渦流探傷由于趨膚效應(yīng)，導(dǎo)體表面電渦流密度最大，表面信息量最大，可采用電渦流傳感器測量金屬表面缺陷，當(dāng)導(dǎo)體表面存在缺陷時(shí)會引起金屬的電阻率ρ、磁導(dǎo)率μ的變化；可用于金屬表面裂紋、熱處理裂紋、焊接處質(zhì)量探傷。探傷時(shí)傳感器與被測金屬保持距離不變，如果有裂紋導(dǎo)體電阻率會發(fā)生變化，渦流損耗的改變引起渦流強(qiáng)度變化使電路輸出電壓變化。傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器火車車輪裂紋檢測傳感器安裝應(yīng)覆蓋車輪裂紋輸出信號車輪周長開始結(jié)束5.3.5電渦流傳感器的應(yīng)用渦流軸心軌跡測量傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器

軸心軌跡測量實(shí)驗(yàn)裝置軸心軌跡是轉(zhuǎn)子運(yùn)行時(shí)軸心的位置，忽略軸的圓度誤差，可以將兩個電渦流位移傳感器探頭安裝為相互成90度，并調(diào)整好兩個探頭到主軸的距離（約1.6mm）。調(diào)整時(shí)，使從前置電路輸出的信號剛好為0mV，轉(zhuǎn)子啟動后兩個傳感器測量的就是它在兩個垂直方向(X、Y)上的瞬時(shí)位移，合成為李沙育圖就是轉(zhuǎn)子的軸心運(yùn)動軌跡。3.軸心軌跡測量傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器

軸心軌跡測量實(shí)驗(yàn)裝置3.軸心軌跡測量李沙育圖形5.3.5電渦流傳感器的應(yīng)用傳感與檢測技術(shù)第5章

電感式傳感器渦流軸心軌跡測量振動的振幅測量5.3.5電渦流傳感器的應(yīng)用5.渦流轉(zhuǎn)速測量

被測體是金屬或磁性齒輪可計(jì)算出齒輪每分鐘轉(zhuǎn)速

N=（f/n）×60

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