傳感器第四章電渦流傳感器

第四章電渦流式傳感器§4-1電渦流式傳感器的工作原理一、基本原理一個(gè)通有交流電流J1的傳感器線圈，由于電流的變化，在線圈周圍就產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng)H1。渦電流

被測(cè)導(dǎo)體置于該磁場(chǎng)周圍之內(nèi)，被測(cè)導(dǎo)體內(nèi)變會(huì)產(chǎn)生電渦流J2，電渦流也將產(chǎn)生一個(gè)新的磁場(chǎng)H2。

H2與H1方向相反，因而抵消部分原磁場(chǎng)，從而導(dǎo)致線圈的電感量、阻抗和品質(zhì)因素發(fā)生改變?？棺桦姼衅焚|(zhì)因數(shù)二、等效電路分析將渦電流等效為一個(gè)短路環(huán)，則等效電路為：由克?；舴蚨?，得：式中，R1，L1_為線圈電阻、電感；R2，L2_金屬導(dǎo)體的電阻和電感M_互感系數(shù)解：記線圈等效阻抗：線圈等效電阻線圈等效電感圈的品質(zhì)因數(shù)：金屬導(dǎo)體中產(chǎn)生的渦電流環(huán)的阻抗Q0無(wú)渦流影響（4）由于渦流損耗能量，使線圈阻抗的實(shí)數(shù)部分增加，導(dǎo)致品質(zhì)因數(shù)Ｑ值下降(與金屬材料的導(dǎo)磁性無(wú)關(guān))。討論（1）阻抗、電感、品質(zhì)因數(shù)都與互感系數(shù)M有關(guān)。M與x為非線性關(guān)系，x,M，所以：（2）若被測(cè)體為磁性材料，則x減小，有效磁導(dǎo)率增大，于是L1也增大；若被測(cè)導(dǎo)體為非磁性材料，有效磁導(dǎo)率與x無(wú)關(guān)，于是L1=const.;（3）由于渦電流的存在，使得等效電感L減小，而且，x減小，L也減小越多

；一、電渦流與軸向距離的關(guān)系由線圈－導(dǎo)體的電磁作用，可得導(dǎo)體中電渦流為：§4-2電渦流形成的范圍電渦流不僅是距離x的函數(shù)，而且只在被測(cè)導(dǎo)體的表面薄層及半徑的有限范圍內(nèi)形成。1、電渦流隨軸向距離x的增加而迅速減??；即：討論2、為了獲得較強(qiáng)的電渦流效應(yīng)，應(yīng)保證：一般：一種簡(jiǎn)化的模型如圖。導(dǎo)體假設(shè)只有一個(gè)環(huán)，而環(huán)中的電渦流密度（電流/單位面積）是半徑的函數(shù)：二、渦電流的徑向形成范圍被測(cè)金屬線圈外半徑線圈內(nèi)半徑線圈結(jié)論討論1、當(dāng)時(shí)，即在線圈外徑處，電渦流密度最大（＝j(luò)o)；2、在線圈的軸線附近，電渦流非常小，可以設(shè)想為一個(gè)孔，這個(gè)孔的孔徑為 ；3、當(dāng)（稱“有效外徑”時(shí)，電流密度衰減到最大值的5％）－金準(zhǔn)屬表木面渦哨流密剖度（劍即最辯大電丑流密個(gè)度）紀(jì)；ｔ－趨凍膚深桿度（狐軸向構(gòu)貫穿屋深度修）；在距倆離導(dǎo)委體表針面x=廊t處，誤該處踏渦流弱密度路為：三、幕電渦邪流的傷軸向貫穿慌深度由于前“趨持膚效漂應(yīng)”按，渦墾流密永度在服金屬揮導(dǎo)體愛(ài)中的戴軸向毒分布按指掌數(shù)規(guī)仿律衰鍬減：－金圣屬導(dǎo)妻體中懷某點(diǎn)禍距離鳴金屬搜表面x的電眼渦流仰密度械；“趨母膚效勵(lì)應(yīng)”(集膚羨效應(yīng)抵）—交流務(wù)電通運(yùn)過(guò)導(dǎo)佳體時(shí)抄，由不于感班應(yīng)作柳用，晴引起嗽導(dǎo)體哈截面愁積上普電流貪分布饒不均蛛勻；露越近黃導(dǎo)體犁表面犬，電失流密祝度越消大。則該深度撈即為趨膚孝深度擠（或餐軸向僵貫穿矛深度君）。貫穿南深度縣值可梳由下記式計(jì)盒算：導(dǎo)體設(shè)電阻繼率；相對(duì)藍(lán)磁導(dǎo)康率；激勵(lì)僑頻率（1）貫雅穿深泳度與吊被測(cè)緞體的城材料爛有關(guān)年；（2）當(dāng)渴被測(cè)檔導(dǎo)體吳材料總一定爸時(shí)。旬軸向抽貫穿俗深度燒是激泥勵(lì)頻逐率的沃函數(shù)瞎。頻杏率越掩高，仰趨膚鬼深度絕越小侄。討論(c裳m)§4稿-3電渦團(tuán)流傳腦感器肝的設(shè)參計(jì)一、攤線圈帥的形襯狀和恐大小在線訴圈中容，取悉單匝科載流每圓導(dǎo)獨(dú)線，沉在其躬軸上棄的磁誦感應(yīng)帳強(qiáng)度做：畢奧酷－沙疾法－特拉普決拉斯零定律bsrosdrrisBpxrx傳感器線圈在軸上的磁感應(yīng)強(qiáng)度rdxp討論半徑棉較小校處（r↓）,則越耐接近戶（線桿圈）置導(dǎo)線?。▁↓），磁常感應(yīng)崖強(qiáng)度沾越大僻（Bp↑）；而在悔遠(yuǎn)離漿（線晚圈）跪?qū)Ь€桂的地怕方（x↑）,則半郊徑大案的地恭方（r↑），磁籮感應(yīng)川強(qiáng)度億大（Bp↑）。K=36*10-10（激泳勵(lì)電幣流不儉變）考慮訂扁平夫?qū)Ь€老，單留位面限積上頃的電溝流密儀度：取通單過(guò)截枕面積版為dx素dr處的疤圓形域電流刮：此電載流在木軸上x(chóng)處所晚產(chǎn)生坊的磁郊感應(yīng)尼為：則，笛整個(gè)沾載流培扁平璃線圈越在x處所斃產(chǎn)生婆的總翼的磁拐感應(yīng)暖強(qiáng)度根：1、線告圈外她徑越穗大，盞線圈糕的磁膝場(chǎng)軸器向分祥布范穴圍（遵即線寶性范物圍）午越大閉，但煤是磁閉感應(yīng)蒙強(qiáng)度皮的變俘化的盞梯度壩（即寫靈敏笨度）停越小稈；反末之亦功然。2、線隔圈內(nèi)板徑的光變化抖對(duì)線尚性范赴圍和糊靈敏坊度影厭響不味大。3、線碧圈厚幸度的酬變化蹤蝶對(duì)線鋤性范宋圍和稠靈敏肺度影女響不西大。討論線圈勝外徑率影響線圈勒內(nèi)徑罰影響線圈畜厚度要影響§4－4被測(cè)殲體材撫料形豬狀和興大小曬的影搞響一、競(jìng)被測(cè)卷體材詞料的肯影響被測(cè)碎體材脊料傳感牛器線府圈的倚阻抗靈敏叉度1、被左測(cè)體電導(dǎo)顆率線圈站等效棟阻抗電渦蓮流靈敏當(dāng)度2、非磁嗽性體比磁性耍體的測(cè)報(bào)量靈別敏度秋高：即磁性嶺材料拿靈敏慨度低臟。渦流效應(yīng)引起變化

L線圈的等效電感3、若寸被測(cè)體表焰面有抬鍍層且不時(shí)均勻途，則當(dāng)汗激勵(lì)徐頻率使趨妹膚深伶度，干革擾影滿響強(qiáng)蓬烈。A二、怒被測(cè)腐體大殼小形亞狀的索影響為了熄充分乞地有蓮效利昆用電倡渦流任效應(yīng)能，被且測(cè)體瓣的大抹小、狠形狀夏應(yīng)不篩影響生電渦爆流形茶成的滾有效吐范圍賺。否策則靈體敏度納下降刻。(1胸)被測(cè)怪體的厭面積爹要求>>線圈呢面積圓柱蟲(chóng)體被仰測(cè)體少直徑>線圈敗直徑壇的3.涂5倍以鍋上。(2掩)厚度策要求>0帶.2摟mm三、煮被測(cè)息體周爭(zhēng)圍磁收?qǐng)鰧?duì)劃測(cè)量呢的影廉響(2米)測(cè)量仆非磁非性材除料時(shí)街，周瞧圍的論磁場(chǎng)姨對(duì)測(cè)攻量無(wú)共影響赴。(3悔)而測(cè)辰量磁凳性材營(yíng)料時(shí)撐，周沿圍的川磁場(chǎng)詢?nèi)簦鶘|方向隆，則馳對(duì)測(cè)詞量有殖影響婆。(1確)傳感幣器線肯圈周哪圍，碑除被里測(cè)導(dǎo)驅(qū)體外境，應(yīng)村盡可拉能避譜開(kāi)其絕他導(dǎo)早體。有影響無(wú)影響四、驗(yàn)傳感患器安蔑裝對(duì)船測(cè)量祥的安者裝傳感酷器線偉圈（齒未加書(shū)屏蔽梳時(shí)）楚與非廉被測(cè)踩金屬亞之間綠，至儉少需潛要相端距一性個(gè)線摟圈的騎直徑綿大小傳感椒器殼維體（奇非被宣測(cè)金樓屬）被測(cè)召體一、扔電橋蓬電路鑄（阻撿抗變姨換電器路）兩個(gè)梳傳感獸器線哈圈當(dāng)被風(fēng)測(cè)體細(xì)與線身圈耦脊合時(shí)，電橋交失衡經(jīng)放擔(dān)大橋美波輸吉出§4－5測(cè)量蠟電路用于第差動(dòng)鐘式電駛渦流附傳感鑄器蕉如圖兩個(gè)渦電賤流傳鏡感器肝組成怒差動(dòng)覽結(jié)構(gòu)L1L2二、步諧振諷法：諧振授頻率諧振鞭時(shí)，蠟回路債的阻辰抗最卵大：將線挺圈電煩感Ｌ老與固柜定電日容并情聯(lián)成攔諧振必電路健。R’R’－回?fù)Q路的輕等效貪損耗答電阻當(dāng)電煉感L發(fā)生遙變化北時(shí)，萬(wàn)回路著的等妄效阻駁抗和鋤諧振避頻率切也發(fā)幟生變丙化?？梢哉?fù)ㄟ^(guò)溝測(cè)量畝回路巴中阻?？够蚍沃C振專頻率苦的方蒸法即酬可以糕間接纏反映全傳感勤器的識(shí)測(cè)量貍值；測(cè)量快方法采：調(diào)奸幅法烈和調(diào)桐頻法枕?！?－6其它中形式反的電篩渦流求傳感卸器u1u2L1L2h低頻襯電渦逮流測(cè)脾厚儀發(fā)射天線圈接收副線圈原理：接蝴收線