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自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及運(yùn)用梁森著2023/3/91第一頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日第一節(jié)電渦流傳感器工作原理電渦流效應(yīng)演示

當(dāng)電渦流線圈與金屬板的距離x減小時(shí),電渦流線圈的等效電感L減小,等效電阻R增大,流過(guò)電渦流線圈的電流i1增大。

2023/3/92第二頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日電渦流的應(yīng)用

——在我們?nèi)粘I钪薪?jīng)??梢杂龅礁蓛?、高效的電磁爐第三頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日集膚效應(yīng)

頻率f越高,電渦流的滲透的深度就越淺,集膚效應(yīng)越嚴(yán)重。

電渦流傳感器工作原理:當(dāng)高頻(100kHz~2MHz)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L1時(shí),被測(cè)導(dǎo)體表面就產(chǎn)生電渦流i2。i2在金屬導(dǎo)體的縱深方向并不是均勻分布的,而只集中在金屬導(dǎo)體的表面,這稱為集膚效應(yīng)。

第四頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日二、等效阻抗分析

檢測(cè)深度與激勵(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Z的函數(shù)表達(dá)式為:

Z=R+jωL=f(f、、、r、x)式中的r為表面因子。如果控制上式中的f、、、r不變,電渦流線圈的阻抗Z就成為哪個(gè)變量的單值函數(shù)?屬于接觸式測(cè)量還是非接觸式測(cè)量?

第五頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日等效阻抗與非電量的測(cè)量

檢測(cè)深度的控制: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)。改變f,可控制檢測(cè)深度。激勵(lì)源頻率一般設(shè)定在100kHz~1MHz。頻率越低,檢測(cè)深度越深。

間距x的測(cè)量:如果控制上式中的f、、、r不變,電渦流線圈的阻抗Z就成為間距x的單值函數(shù),這樣就成為非接觸位移傳感器。

其他用途:如果控制x、f不變,就可以用來(lái)檢測(cè)與表面電導(dǎo)率有關(guān)的表面溫度、表面裂紋等參數(shù),或者用來(lái)檢測(cè)與材料磁導(dǎo)率有關(guān)的磁性材料型號(hào)、表面硬度等參數(shù)。

第六頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日電磁爐內(nèi)部的勵(lì)磁線圈第七頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日電磁爐的工作原理高頻電流通過(guò)勵(lì)磁線圈,產(chǎn)生交變磁場(chǎng),在鐵質(zhì)鍋底會(huì)產(chǎn)生無(wú)數(shù)的電渦流,使鍋底發(fā)熱,燒開(kāi)鍋內(nèi)食物。第八頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日第二節(jié)電渦流傳感器結(jié)構(gòu)及特性

電渦流探頭外形交變磁場(chǎng)第九頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日電渦流探頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)

1—電渦流線圈2—探頭殼體3—?dú)んw上的位置調(diào)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

第十頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日CZF-1系列傳感器的性能分析上表請(qǐng)得出結(jié)論:探頭的直徑與測(cè)量范圍及分辨力之間有何關(guān)系?

第十一頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日大直徑電渦流探雷器2023/3/912第十二頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日第三節(jié)測(cè)量轉(zhuǎn)換電路一、調(diào)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(100kHz~2MHz)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,引起電渦流線圈兩端電壓的衰減,輸出電壓Uo反映了金屬體對(duì)電渦流線圈的距離。第十三頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日部分常用材料對(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對(duì)振蕩器的振幅產(chǎn)生明顯的衰減嗎?為什么?第十四頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日二、調(diào)頻(FM)式電路(100kHz~1MHz)

當(dāng)電渦流線圈與被測(cè)體的距離x改變時(shí),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(jìn)行顯示或記錄時(shí),必須使用鑒頻器,將f轉(zhuǎn)換為電壓Uo。第十五頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日并聯(lián)諧振回路的諧振頻率設(shè)電渦流線圈的電感量L=0.8mH,微調(diào)電容C0=200pF,求振蕩器的頻率f。(1pF=10-12F)第十六頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日鑒頻器在調(diào)頻式電路中的應(yīng)用設(shè)電路參數(shù)如上頁(yè),計(jì)算電渦流線圈未接近金屬時(shí)的鑒頻器輸出電壓Uo0;若電渦流線圈靠近金屬后,電渦流探頭的輸出頻率f上升為500kHz,f為多少?輸出電壓Uo為多少伏?2023/3/917第十七頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日第四節(jié)電渦流傳感器的應(yīng)用

一、位移測(cè)量

電渦流位移傳感器是一種輸出為模擬量的電子器件。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的變化,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)不受灰塵等因素的影響,可在各種惡劣條件下使用。第十八頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日位移測(cè)量?jī)x

位移測(cè)量包含:偏心、間隙、位置、傾斜、彎曲、變形、移動(dòng)、圓度、沖擊、偏心率、沖程、寬度等。來(lái)自不同應(yīng)用領(lǐng)域的許多量都可歸結(jié)為位移或間隙變化。數(shù)顯位移測(cè)量?jī)x及探頭第十九頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日4~20mA電渦流位移傳感器外形(參考德國(guó)圖爾克公司資料)2023/3/920第二十頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日齊平式電渦流位移傳感器外形(參考德國(guó)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。第二十一頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日V系列電渦流位移傳感器外形(參考浙江洞頭開(kāi)關(guān)廠資料)齊平式2023/3/922第二十二頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日V系列電渦流位移傳感器性能一覽表

(摘自洞頭開(kāi)關(guān)廠資料)

2023/3/923第二十三頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日某V系列電渦流位移傳感器的機(jī)械圖2023/3/924第二十四頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日四線制電渦流位移傳感器的接線說(shuō)明有的位移傳感器同時(shí)具備兩種動(dòng)作輸出狀態(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(kāi)輸出或常閉輸出模式。第二十五頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日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,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,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(lái)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。所以電渦流傳感器多用于定性測(cè)量。在用作定量測(cè)量時(shí),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?/p>

第二十六頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日位移傳感器的分類2023/3/927第二十七頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日偏心和振動(dòng)檢測(cè)2023/3/928第二十八頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日通過(guò)測(cè)量間隙來(lái)測(cè)量徑向跳動(dòng)2023/3/929第二十九頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日測(cè)量彎曲、波動(dòng)、變形

對(duì)橋梁、絲桿等機(jī)械結(jié)構(gòu)的振動(dòng)測(cè)量,須使用多個(gè)傳感器。2023/3/930第三十頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日測(cè)量金屬薄膜、板材厚度電渦流測(cè)厚儀

測(cè)量冷軋板厚度導(dǎo)向輥的材料可以用金屬制作嗎?第三十一頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日測(cè)量尺寸、公差及零件識(shí)別

通過(guò)測(cè)量間隙來(lái)測(cè)定熱膨脹引起的上下平移2023/3/932第三十二頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日測(cè)量封口機(jī)工作間隙間隙越大,電渦流越小2023/3/933第三十三頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日測(cè)量注塑機(jī)開(kāi)合模的間隙間距2023/3/934第三十四頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日位移的標(biāo)定方法使用千分尺,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)照表,存入計(jì)算機(jī),從而達(dá)到線性化的目的。第三十五頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日電渦流位移傳感器的距離

與輸出電壓特性曲線1、2、3的量程和線性范圍各為多少mm?第三十六頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日二、振動(dòng)測(cè)量用電渦流探頭、調(diào)幅法測(cè)量簡(jiǎn)諧振動(dòng)時(shí),探頭的輸出波形。第三十七頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日調(diào)頻法測(cè)量振動(dòng)的波形2023/3/938第三十八頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日振動(dòng)測(cè)量

汽輪機(jī)葉片測(cè)試

測(cè)量懸臂梁的振幅及頻率2023/3/939第三十九頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日電渦流探頭接到圖4-4所示的調(diào)幅測(cè)量

葉片振動(dòng)的幅度Xm為多少mm?葉片振動(dòng)的周期T及頻率f為多少

2023/3/940第四十頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日三、轉(zhuǎn)速測(cè)量

若轉(zhuǎn)軸上開(kāi)z個(gè)槽(或齒),頻率計(jì)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(jì)算公式為

2023/3/941第四十一頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日各種測(cè)量轉(zhuǎn)速的傳感器及其與齒輪的相對(duì)位置2023/3/942第四十二頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日齒輪轉(zhuǎn)速測(cè)量例:下圖中,設(shè)齒數(shù)z=48,測(cè)得頻率f=120Hz,求該齒輪的轉(zhuǎn)速n。2023/3/943第四十三頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量2023/3/944第四十四頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日四、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“厚度-輸出”電壓的標(biāo)定曲線,以便測(cè)量時(shí)對(duì)照。

第四十五頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日電渦流涂層厚度儀

第四十六頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日電渦流涂層厚度儀原理2023/3/947第四十七頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日測(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的計(jì)算方法有何區(qū)別?2023/3/948第四十八頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日五、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(guò)時(shí),交變磁場(chǎng)就會(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)出電壓,計(jì)算機(jī)根據(jù)感應(yīng)電壓的大小、相位來(lái)判定金屬物體的大小。第四十九頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日安檢門演示當(dāng)有金屬物體穿越安檢門時(shí)報(bào)警在安檢門的側(cè)面還安裝一臺(tái)“軟x光”掃描儀,它對(duì)人體、膠卷無(wú)害,用軟件處理的方法,可合成完整的光學(xué)圖像。2023/3/950第五十頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日六、電渦流表面探傷

手持式裂紋測(cè)量?jī)x油管探傷2023/3/951第五十一頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日滾子渦流探傷機(jī)滾子渦流探傷機(jī)是由計(jì)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。(參考無(wú)錫市通達(dá)滾子有限公司資料)第五十二頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日手提式探傷儀外形

(參考廈門愛(ài)德華檢測(cè)設(shè)備有限公司資料)2023/3/953第五十三頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日掌上型

電渦流

探傷儀2023/3/954第五十四頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日用掌上型電渦流探傷儀檢測(cè)飛機(jī)裂紋2023/3/955第五十五頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日臺(tái)式電渦流探傷儀2023/3/956第五十六頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日花瓣阻抗圖2023/3/957第五十七頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日第五節(jié)接近開(kāi)關(guān)簡(jiǎn)介接近開(kāi)關(guān)又稱無(wú)觸點(diǎn)行程開(kāi)關(guān)。它能在一定的距離(幾毫米至幾十毫米)內(nèi)檢測(cè)有無(wú)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“動(dòng)作”信號(hào)。

接近開(kāi)關(guān)的核心部分是“感辨頭”,它對(duì)正在接近的物體有很高的感辨能力。

第五十八頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日接近開(kāi)關(guān)外形2023/3/959第五十九頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日接近開(kāi)關(guān)外形2023/3/960第六十頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日接近開(kāi)關(guān)外形(續(xù))2023/3/961第六十一頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日一、常用的接近開(kāi)關(guān)分類

常用的接近開(kāi)關(guān)有電渦流式(以下簡(jiǎn)稱電感接近開(kāi)關(guān))、電容式、磁性干簧開(kāi)關(guān)、霍爾式、光電式、微波式、超聲波式等。第六十二頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日二、接近開(kāi)關(guān)的特點(diǎn)

接近開(kāi)關(guān)與被測(cè)物不接觸、不會(huì)產(chǎn)生機(jī)械磨損和疲勞損傷、工作壽命長(zhǎng)、響應(yīng)快、無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)火花、無(wú)噪聲、防潮、防塵、防爆性能較好、體積小、安裝、調(diào)整方便;缺點(diǎn)是觸點(diǎn)容量較小、輸出短路時(shí)易燒毀。

第六十三頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日三.接近開(kāi)關(guān)的主要性能指標(biāo):

額定動(dòng)作距離、工作距離、動(dòng)作滯差、重復(fù)定位精度(重復(fù)性)、動(dòng)作頻率等。2023/3/964第六十四頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日四、電渦流接近開(kāi)關(guān)

(即:電感接近開(kāi)關(guān))的工作原理

電感接近開(kāi)關(guān)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(shí),表面產(chǎn)生渦流。這個(gè)渦流反作用于接近開(kāi)關(guān),使接近開(kāi)關(guān)振蕩能力衰減,內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化,由此識(shí)別出有無(wú)金屬物體接近,進(jìn)而控制開(kāi)關(guān)的通或斷。這種接近開(kāi)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。第六十五頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日五、電渦流接近開(kāi)關(guān)原理框圖2023/3/966第六十六頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日六、常見(jiàn)接近開(kāi)關(guān)的型號(hào)說(shuō)明

(摘自浙江·洞頭開(kāi)關(guān)廠資料)2023/3/967第六十七頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日七、接近開(kāi)關(guān)的術(shù)語(yǔ)解釋(1)1.動(dòng)作(檢測(cè))距離:被測(cè)體按一定方式移動(dòng)時(shí),從基準(zhǔn)位置(接近開(kāi)關(guān)的感應(yīng)表面)到開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)測(cè)得的基準(zhǔn)位置到檢測(cè)面的空間距離的標(biāo)稱值。2.設(shè)定距離:指整定距離,一般為額定動(dòng)作距離的0.8倍,以保證工作可靠。

3.復(fù)位距離:接近開(kāi)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。4.回差值: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)等的抗干擾能力就越強(qiáng)。第六十八頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日接近開(kāi)關(guān)的檢測(cè)距離與回差2023/3/969第六十九頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日接近開(kāi)關(guān)的術(shù)語(yǔ)解釋(2)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。標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)體通常為正方形的A3鋼,厚度為1mm,所采用的邊長(zhǎng)是接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)面直徑的2.5倍。第七十頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日不同材料的金屬檢測(cè)物對(duì)電渦流接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作距離的影響(以Fe為參考金屬)

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(shí),其靈敏度通常較高。第七十一頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日接近開(kāi)關(guān)的術(shù)語(yǔ)解釋(3)接近開(kāi)關(guān)的安裝方式:分齊平式和非齊平式。齊平式(又稱埋入型)的接近開(kāi)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;非齊平式(非埋入安裝型)的接近開(kāi)關(guān)則需要把感應(yīng)頭露出一定高度,否則將降低靈敏度。第七十二頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日接近開(kāi)關(guān)的安裝方式齊平式安裝非齊平式安裝2023/3/973第七十三頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日接近開(kāi)關(guān)的術(shù)語(yǔ)解釋(4)響應(yīng)頻率f:按規(guī)定,在1秒的時(shí)間間隔內(nèi),接近開(kāi)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(kāi)關(guān)無(wú)反應(yīng)。響應(yīng)時(shí)間t:接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)到物體時(shí)刻到接近開(kāi)關(guān)出現(xiàn)電平狀態(tài)翻轉(zhuǎn)的時(shí)間之差??捎霉綋Q算:

t=1/f第七十四頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日響應(yīng)頻率及響應(yīng)時(shí)間示意圖2023/3/975第七十五頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日接近開(kāi)關(guān)的術(shù)語(yǔ)解釋(5)輸出狀態(tài):常開(kāi)/常閉型接近開(kāi)關(guān)當(dāng)無(wú)檢測(cè)物體時(shí),對(duì)常開(kāi)型接近開(kāi)關(guān)而言,由于接近開(kāi)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)到物體時(shí),內(nèi)部的輸出級(jí)三極管導(dǎo)通,負(fù)載得電工作。對(duì)常閉型接近開(kāi)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)載得電工作;反之則負(fù)載失電。第七十六頁(yè),共八十五頁(yè),2022年,8月28日接近開(kāi)關(guān)的術(shù)語(yǔ)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

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