電渦流傳感器匯編

電渦流傳感器-II吳喆wanlingren@163.com2015年3月27日PrincipleandapplicationofsensorEddyCurrentSensor-II電渦流傳感器應(yīng)用電渦流式接近開關(guān)Outline.....振動測量檢波后，得到正半周，低通濾波器濾除載波后，得到被測振動的各項參數(shù)：振幅、周期、頻率、失真等。用電渦流調(diào)幅法測量簡諧振動時，輸出為典型的調(diào)幅波形檢波二極管僅讓正半周信號通過振動測量a）徑向振動測量b）長軸多線圈測量c）葉片振動測量1－電渦流線圈2－被測物p92調(diào)頻法測量振動的波形振動測量汽輪機(jī)葉片參數(shù)的檢測

測量懸臂梁的振幅及頻率汽輪機(jī)葉片的激振測量示意圖可以用激振小錘敲擊葉片根部，利用李薩如（李沙茹）圖形法測量汽輪機(jī)葉片的共振頻率。而現(xiàn)在更多地利用計算機(jī)直接計算出振動信號的多項參數(shù)。李薩如（JulesAntoineLissajous）圖形振動傳感器的輸出接到示波器的Y軸上，信號發(fā)生器的輸出接到示波器的X軸上，示波器的光點的運動軌跡就是李薩如圖形。如果兩個信號的頻率相同，光點的軌跡為一個橢圓。整數(shù)倍比例時,光點的軌跡見2:1、3:1、3:2等圖形,李薩如圖形與兩個信號的相位差有關(guān)。10T

若轉(zhuǎn)軸上開z個槽(或齒)，頻率計的讀數(shù)為f（單位為Hz），則轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速n（單位為r/min）的計算公式為

轉(zhuǎn)速測量轉(zhuǎn)速傳感器與齒輪的相對位置齒輪轉(zhuǎn)速測量的計算

例：設(shè)齒數(shù)z=48，測得頻率f=120Hz，求：該齒輪的轉(zhuǎn)速n

。解：n=60f/z=60×120÷48=7200÷48=150r/min1－電渦流線圈2－被測物電動機(jī)轉(zhuǎn)速測量測量絕緣層厚度測量絕緣層厚度與測量金屬鍍層的原理是相反的。絕緣層越厚，探頭與金屬板之間的距離就越大，電渦流就越小。電渦流探頭絕緣層金屬基板五、電渦流式通道安全檢查門

安檢門的內(nèi)部設(shè)置有發(fā)射線圈和接收線圈。當(dāng)有金屬物體通過時，交變磁場就會在該金屬導(dǎo)體表面產(chǎn)生電渦流，會在接收線圈中感應(yīng)出電壓，計算機(jī)根據(jù)感應(yīng)電壓的大小、相位來判定金屬物體的大小。如果采用1~6區(qū)線圈檢測技術(shù)，可以顯示報警的部位。金屬報警電渦流式通道金屬安全檢查門原理

L11、L12與L21、L22相互垂直，成電氣正交狀態(tài)，無磁路交鏈,Ｕo=0。在有金屬物體通過L11、L12形成的交變磁場H1時，交變磁場就會在該金屬導(dǎo)體表面產(chǎn)生電渦流。電渦流也將產(chǎn)生一個新的微弱磁場H2。H2的相位與金屬體位置、大小等有關(guān)，但與L21、L22不再正交，因此可以在L21、L22中感應(yīng)出電壓。H2安檢門靈敏度的設(shè)定根據(jù)人體基本結(jié)構(gòu)，將安檢門劃分為6個探測區(qū)域，可進(jìn)行100級靈敏度的調(diào)整，根據(jù)實際應(yīng)用狀況，預(yù)先設(shè)定靈敏度的級別。最高靈敏度可探測到一枚回形針大小的金屬?？筛鶕?jù)實際使用情況預(yù)先設(shè)定金屬物品的可能部位及體積、重量、大小進(jìn)行適當(dāng)?shù)撵`敏度調(diào)節(jié),排除皮帶扣、鑰匙、首飾、硬幣等物品的誤報電渦流表面探傷

Eddycurrentsaredistortedbythecrack,thischangesthemagneticfieldoftheeddycurrentsfromH'B

toH'C

therebychangingtheloadingonthecoil.Thecoilimpedancechangesto

Zcrack.手持式裂紋測量儀油管探傷軸承滾子渦流探傷機(jī)軸承滾子渦流探傷機(jī)是由計算機(jī)控制的軸承滾子表面微裂紋探傷的專用設(shè)備，可探出深30μm的表面微小裂紋。渦流探傷儀花瓣阻抗圖掌上型

電渦流

探傷儀臺式電渦流探傷儀電渦流式（電感式）接近開關(guān)接近開關(guān)又稱無觸點行程開關(guān)。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(dāng)物體與其接近到設(shè)定距離時，就可以發(fā)出“動作”信號。

接近開關(guān)的核心部分是“感辨頭”，也稱探頭，它對正在接近的物體有很高的感辨能力。

接近開關(guān)外形接近開關(guān)與機(jī)械行程開關(guān)的比較

1）非接觸檢測，不影響被測物的運行工況。2）定位準(zhǔn)確度高。3）不產(chǎn)生機(jī)械磨損和疲勞損傷，耐腐蝕，動作頻率高，工作壽命長。4）響應(yīng)快，約幾毫秒至十幾毫秒。5）采用全密封結(jié)構(gòu)，防潮、防塵性能較好，工作可靠性強(qiáng)。6）無觸點、無火花、無噪聲，可適用于要求防爆的場合（防爆型）。7）易于與計算機(jī)或PLC等接口。8）體積小，安裝、調(diào)整方便。（9）缺點是“觸點”容量較小，負(fù)載短路時容易燒毀。機(jī)械式行程開關(guān)結(jié)構(gòu)類似小型繼電器的觸點，有常開和常閉，電流一般不能超過2A。OC門作為輸出開關(guān)，電流在200mA級以下，只能拖動小型信號繼電器有源型接近開關(guān)接近開關(guān)的主要性能指標(biāo)

（1）動作距離：當(dāng)被測物由正面靠近接近開關(guān)的感應(yīng)面時，使接近開關(guān)動作（輸出狀態(tài)變?yōu)橛行顟B(tài)）的距離δmin（mm）。（2）復(fù)位距離：當(dāng)被測物由正面離開接近開關(guān)的感應(yīng)面，接近開關(guān)轉(zhuǎn)為復(fù)位時，被測物離開感應(yīng)面的距離δmax。（3）動作滯差：復(fù)位距離與動作距離之差。動作滯差越大，對抗被測物抖動等造成的機(jī)械振動干擾的能力就強(qiáng)，但動作準(zhǔn)確度就越差。（4）額定工作距離：額定工作距離指接近開關(guān)在實際使用中被設(shè)定的安裝距離。在此距離內(nèi)，接近開關(guān)不應(yīng)受溫度變化、電源波動等外界干擾而產(chǎn)生誤動作。額定工作距離應(yīng)小于動作距離，但是若設(shè)置得太小，有可能無法復(fù)位。實際應(yīng)用中，考慮到各方面環(huán)境因素干擾的影響，較為可靠的額定工作距離約為動作距離的75%。接近開關(guān)的主要性能指標(biāo)（續(xù)）（5）重復(fù)定位準(zhǔn)確度(重復(fù)性)：表征多次測量的最大動作距離平均值。其數(shù)值的離散性的大小一般為最大動作距離的1%～5%。離散性越小，重復(fù)定位準(zhǔn)確度越高。（6）動作頻率：每秒連續(xù)不斷地進(jìn)入接近開關(guān)的動作距離后又離開的被測物個數(shù)或次數(shù)稱為動作頻率。若接近開關(guān)的動作頻率太低而被測物又運動得太快時，接近開關(guān)就來不及響應(yīng)物體的運動狀態(tài)，有可能造成漏檢。電渦流接近開關(guān)的工作原理電渦流接近開關(guān)由LC高頻振蕩器和放大調(diào)理等電路組成，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(guān)，使接近開關(guān)振蕩頻率或振蕩幅度發(fā)生變化，由內(nèi)部電路處理后，輸出對應(yīng)的開關(guān)量，由此識別出有無金屬物體接近，進(jìn)而控制外電路的通或斷。電渦流接近開關(guān)所能檢測的物體必須是導(dǎo)電性能良好的金屬物體。調(diào)幅式電渦流接近開關(guān)原理框圖調(diào)幅式檢測電路：以輸出高頻信號的幅度來反映電渦流探頭與被測金屬導(dǎo)體之間的關(guān)系。當(dāng)被測金屬與接近開關(guān)探頭的距離小于設(shè)定值時，振蕩電路停振。有的位移傳感器同時具備兩種動輸出狀態(tài)，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NPN和PNP輸出模式，俗稱為常開輸出或常閉輸出模式。四線制接近開關(guān)的接線說明輸出狀態(tài)：常開/常閉型接近開關(guān)當(dāng)無檢測物體時，對常開型接近開關(guān)而言，由于接近開關(guān)內(nèi)部的輸出晶體管截止，所接的負(fù)載不工作（失電）；當(dāng)檢測到物體時，內(nèi)部的輸出級NPN晶體管導(dǎo)通，負(fù)載得電工作。對常閉型接近開關(guān)而言，當(dāng)未檢測到物體時，輸出級的PNP晶體管與VCC導(dǎo)通狀態(tài)，接地的負(fù)載得電工作；反之則負(fù)載失電。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。NPN三線制接近開關(guān)的接線負(fù)載負(fù)載藍(lán)藍(lán)藍(lán)藍(lán)導(dǎo)通壓降：接近開關(guān)在導(dǎo)通狀態(tài)時，開關(guān)內(nèi)部的輸出三極管集電極與發(fā)射極之間的電壓降。額定工作電流時，導(dǎo)通壓降約為0.3V。0.3V三線制NPN常開型接近開關(guān)舉例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。

a）三線制接近開關(guān)原理框圖b）NPN、OC門常開輸出電路

c）NPN型接近開關(guān)的特性NPN常開型接近開關(guān)的施密特特性

當(dāng)被測物體未靠近接近開關(guān)時，UB=0，OC門的基極電流IB=0，OC門截止，OUT端為高阻態(tài)（接入負(fù)載后為接近電源電壓的高電平）；當(dāng)被測體逐漸靠近，到達(dá)動作距離δmin時，OC門的輸出端對地導(dǎo)通，OUT端對地為低電平（約0.3V）。

當(dāng)被測物體逐漸遠(yuǎn)離接近開關(guān),到達(dá)復(fù)位距離δmax時,OC門再次截止,KA失電。Δδ為接近開關(guān)的動作滯差（也稱為“回差”）。

NPN常開型接近開關(guān)的施密特特性舉例當(dāng)金屬工件從遠(yuǎn)處逐漸向接近開關(guān)靠近，到達(dá)δmin位置（5mm）時，開關(guān)動作，輸出低電平。要想讓它翻轉(zhuǎn)回到高電平，則需要讓工件倒退Δδ的距離，即：大于δmax的位置，7mm。Δδ大大超過抖動造成的倒退量，所以接近開關(guān)一旦動作，微小的干擾是無法讓其復(fù)位的。

NPN常開型接近開關(guān)的施密特特性列表.距離/mm∞6.97.1∞電平狀態(tài)高電平高電平低電平低電平低電平高電平高電平PNP常開型接近開關(guān)的電路

PNP型接近開關(guān)稱為電流流出型開關(guān)，當(dāng)被測物體未靠近接近開關(guān)時，PNP晶體管（OC門）截止，OUT端為高阻態(tài)（懸空），接了負(fù)載后，與地線等電位，負(fù)載兩端沒有電壓差；

當(dāng)被測物體逐漸靠近，到達(dá)動作距離δmin時，PNP型晶體管導(dǎo)通，輸出端相當(dāng)于接到電源Vcc，OUT端對地為高電平(約Vcc-0.3V)。PNP常開型接近開關(guān)的接線

PNP型接近開關(guān)的負(fù)載（KA）接在地線和OUT端之間。當(dāng)被測體逐漸靠近，到達(dá)動作距離δmin時，PNP型晶體管導(dǎo)通，輸出端相當(dāng)于接到電源Vcc，OUT端對地為高電平(約Vcc-0.3V)，