第6章-變磁阻式傳

第6章變磁阻式傳感器6.1電感式傳感器6.1.1自感式傳感器6.1.2差動(dòng)變壓器式傳感器6.1.3電感式傳感器的零點(diǎn)殘余電壓6.1.4常見的電感式傳感器展示6.1.5電感式傳感器的應(yīng)用6.2電渦流式傳感器6.2.1電渦流式傳感器的結(jié)構(gòu)與工作原理6.2.2電渦流式傳感器的測量線路6.2.3常見的電渦流傳感器6.2.4電渦流傳感器的應(yīng)用6.1電感式傳感器電感式傳感器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)帶鐵心的線圈，它是利用線圈的電磁感應(yīng)原理把被測的物理量如位移、壓力、流量、振動(dòng)等轉(zhuǎn)換成線圈的自感系數(shù)L或互感系數(shù)M的變化，將L或M接入適當(dāng)?shù)臏y量電路，變換成電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)非電量到電量的轉(zhuǎn)換。電感式傳感器的種類很多，可分為自感式和互感式兩大類，習(xí)慣上講的電感式傳感器通常是指自感式傳感器，而互感式傳感器利用了變壓器原理，往往做成差動(dòng)式，故常稱為差動(dòng)變壓器式傳感器。6.1.1自感式傳感器

1．工作原理自感式傳感器由線圈、鐵心和銜鐵三部分組成，其中鐵心和銜鐵都由導(dǎo)磁材料（如硅鋼片或坡莫合金）制成。在鐵心和銜鐵之間有氣隙，傳感器的運(yùn)動(dòng)部分與銜鐵相連，當(dāng)銜鐵移動(dòng)時(shí)，氣隙厚度δ發(fā)生改變，引起磁路中磁阻變化，從而導(dǎo)致電感線圈的電感值變化，因此只要能測出電感量的變化，就能確定銜鐵位移量的大小和方向。2．結(jié)構(gòu)和主要特性根據(jù)物理量變化的不同，自感式傳感器可以分成變隙式、變面積式和螺管插鐵式三種類型。1）變隙式電感傳感器（1）變隙式電感傳感器的工作原理變隙式電感傳感器的線圈是套在鐵心上的，在鐵心與銜鐵之間有一個(gè)空氣隙，空氣隙厚度為δ，傳感器的運(yùn)動(dòng)部分與銜鐵相連，當(dāng)運(yùn)動(dòng)部分產(chǎn)生位移時(shí)，空氣隙厚度發(fā)生變化，從而使電感值發(fā)生變化，如圖6-1（a）所示。

（2）變隙式電感傳感器的輸出特性當(dāng)線圈匝數(shù)和空氣隙截面積為定值時(shí)，電感量L與空氣隙厚度δ成反比，因此改變空氣隙厚度就能使電感量變化，其特性曲線如圖6-2所示。

2）變面積式傳感器當(dāng)氣隙長度不變時(shí)，鐵心與銜鐵之間相對(duì)而言覆蓋面積隨被測量的變化而變化，線圈電感量與磁通橫截面積S成正比，是一種線性關(guān)系，這種傳感器稱為變面積式電感傳感器，其結(jié)構(gòu)圖如圖6-1（b）所示。

3）螺管式傳感器螺管式傳感器也稱為螺管插鐵式電感傳感器，其結(jié)構(gòu)如圖6-1（c）所示，主要元件由一只螺線管和一根柱形銜鐵構(gòu)成。螺管式傳感器工作時(shí)，銜鐵隨被測對(duì)象的移動(dòng)而移動(dòng)，線圈磁力線路徑上的磁阻發(fā)生變化，線圈的電感也因此而變化。線圈的電感與鐵心插入線圈的深淺程度有關(guān)。4）差動(dòng)式自感傳感器前面幾種類型的自感傳感器可以制成各種形狀，但都存在嚴(yán)重的非線性問題，為了減小非線性，在實(shí)際使用中常采用兩個(gè)相同的傳感線圈共用一個(gè)活動(dòng)銜鐵，構(gòu)成差動(dòng)式電感傳感器，來提高傳感器的靈敏度，減小測量誤差。差動(dòng)式電感傳感器的結(jié)構(gòu)要求兩個(gè)導(dǎo)磁體的幾何尺寸及材料完全相同，兩個(gè)線圈的電氣參數(shù)和幾何尺寸完全相同。如圖6-3所示是變間隙式、變面積式及螺管式三種類型的差動(dòng)式電感傳感器。（1）差動(dòng)式自感傳感器的工作原理在實(shí)際應(yīng)用中，將傳感器的兩只電感線圈接成交流電橋的相鄰橋臂，另外兩只橋臂由電阻組成，構(gòu)成四臂交流電橋，供橋電源為交流電源。初始狀態(tài)時(shí)，銜鐵處于中間位置，兩邊氣隙相等，因此，兩只電感線圈的電感量相等，數(shù)值極性相反，電橋輸出為零，即電橋處于平衡狀態(tài)。當(dāng)銜鐵偏離中間位置，造成兩邊氣隙不一樣，使得兩只電感線圈的電感量一增一減，電橋不平衡，此時(shí)電橋輸出電壓的大小與銜鐵的移動(dòng)大小成比例，其相位則與銜鐵移動(dòng)的方向有關(guān)。若銜鐵帶動(dòng)連動(dòng)機(jī)構(gòu)就可以測量多種非電量，如位移、液面高度、速度等。（2）差動(dòng)式自感傳感器的輸出特性差動(dòng)式自感傳感器的輸出特性是指電橋輸出電壓U0與傳感器銜鐵位移量Δδ之間的關(guān)系。非差動(dòng)式電感傳感器電感量變化ΔL和位移量Δδ之間成非線性，當(dāng)構(gòu)成差動(dòng)電感傳感器時(shí)，并且接成電橋形式后，電橋輸出電壓U0將與ΔL有關(guān)。自感傳感器的差動(dòng)式結(jié)構(gòu)除了可以改善線性、提高靈敏度外，對(duì)溫度變化、電源頻率變化等影響，也可以進(jìn)行補(bǔ)償，從而減少了外界影響造成的誤差。3．電感式傳感器的測量轉(zhuǎn)換電路電感式傳感器能實(shí)現(xiàn)把被測量的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡姼辛康淖兓?，為了測出電感量的變化，同時(shí)也為了送入下級(jí)電路進(jìn)行放大和處理，就要用轉(zhuǎn)換電路把電感的變化轉(zhuǎn)換成電壓（或電流）的變化。電感傳感器的測量電路有交流電橋式、交流變壓器式、諧振式調(diào)幅電路、調(diào)頻電路和調(diào)相電路等幾種。1）交流電橋式測量電路交流電橋式測量電路所示的結(jié)構(gòu)原理如圖6-4所示，把傳感器的兩個(gè)線圈作電橋的兩個(gè)橋臂Z1和Z2，另外兩個(gè)相鄰的橋臂用純電阻Z3和Z4（Z3=Z4=R）代替。對(duì)于高Q值（）的差動(dòng)式自感傳感器，

其輸出電壓式中，L0—為銜鐵在中間位置時(shí)，單個(gè)線圈的電感；R0—為其銅損耗所對(duì)應(yīng)的電阻；ΔL—為兩線圈電感的變化量。2）變壓器式交流電橋變壓器交流電橋如圖6-5所示，Z1和Z2為傳感器線圈阻抗，另外兩臂為交流變壓器次級(jí)線圈的1/2阻抗。輸出電壓取自A、B兩點(diǎn)，假定D點(diǎn)為零電位，且傳感器線圈為高Q值，即線圈的直流電阻遠(yuǎn)小于其感抗，則可以推導(dǎo)出輸出電壓為3）諧振式調(diào)幅電路圖6-6（a）所示是一種諧振式調(diào)幅電路，圖中傳感器電感L與一個(gè)固定電容C和一個(gè)變壓器T串聯(lián)在一起，接入外接電源U后，變壓器的二次側(cè)將有電壓U0輸出，輸出電壓的頻率和電源頻率相同，幅值隨電感L變化而變化。圖6-6（b）所示為輸出電壓U0與電感L的關(guān)系曲線，其中L0為諧振點(diǎn)的電感值。實(shí)際應(yīng)用時(shí)可以使用特性曲線一側(cè)接近線性段的那一段。4）調(diào)頻電路調(diào)頻電路的基本原理是將傳感器電感L的變化轉(zhuǎn)變成輸出電壓頻率的變化。一般情況下，把傳感器電感L和一個(gè)固定電容C接入一個(gè)振蕩電路中，如圖6-7（a）所示，圖中G表示振蕩電路，其振蕩頻率=1/2π，當(dāng)L變化時(shí)，振蕩頻率隨之變化，根據(jù)的大小即可測出被測量的值。當(dāng)L有了微小變化后，頻率變化為圖6-7（b）示出了f與L的特性，它具有嚴(yán)重的非線性關(guān)系，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，要求后續(xù)電路能對(duì)非線性問題進(jìn)行處理。4．電感式傳感器的特點(diǎn)1）結(jié)構(gòu)簡單，傳感器無活動(dòng)電觸點(diǎn)，因此工作可靠性好，壽命長。2）靈敏度和分辨率高，能測出0.01μm的位移變化。傳感器的輸出信號(hào)強(qiáng)，電壓靈敏度一般為每毫米的位移可達(dá)數(shù)百毫伏的輸出。3）線性度和重復(fù)性都比較好，在一定位移范圍內(nèi)幾十微米至數(shù)毫米內(nèi)，傳感器非線性誤差可做到0.05%～0.1%，并且穩(wěn)定性也較好。同時(shí)，這種傳感器能實(shí)現(xiàn)信息的遠(yuǎn)距離傳輸、記錄、顯示和控制，它在工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中被廣泛采用；但是它也具有頻率響應(yīng)較低，不宜快速測控等缺點(diǎn)。6.1.2差動(dòng)變壓器式傳感器

變壓器式傳感器本身是互感系數(shù)可變的變壓器。當(dāng)一次側(cè)線圈接入激勵(lì)電源后，二次側(cè)線圈就將感應(yīng)產(chǎn)生電壓輸出，互感變化時(shí)，輸出電壓也將作相應(yīng)變化。差動(dòng)變壓器式傳感器實(shí)質(zhì)是將被測的非電量變化轉(zhuǎn)換為線圈互感變化的傳感器稱為互感式傳感器。這種傳感器是根據(jù)變壓器的基本原理制成的，通常將變壓器的次級(jí)線圈接成差動(dòng)形式，故又稱差動(dòng)變壓器式傳感器。差動(dòng)變壓器式傳感器的結(jié)構(gòu)形式有變隙式、變面積式和螺管式等幾種。差動(dòng)變壓器式傳感器結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、測量范圍大，廣泛地用于位移、壓強(qiáng)、荷重、液位等非電量參數(shù)的測量。1．差動(dòng)變壓器式傳感器的結(jié)構(gòu)與工作原理在測量中，應(yīng)用最多的是螺管式差動(dòng)變壓器，它可以測量1～100mm機(jī)械位移，并具有測量精度高、靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠等優(yōu)點(diǎn)。故以螺管式差動(dòng)變壓器為例介紹差動(dòng)變壓器式傳感器的基本情況。螺管式差動(dòng)變壓器式傳感器由一次線圈、二次線圈和鐵心幾部分組成，兩個(gè)二次線圈的同名端反向串聯(lián)連接，它的結(jié)構(gòu)與等效電路如圖6-8所示。圖中為一次線圈激勵(lì)電壓；M1、M2分別為一次線圈與兩個(gè)二次線圈的互感；L1、R1為一次線圈的電感與有效電阻；L21、L22、R21、R22為兩個(gè)二次線圈的電感與有效電阻。當(dāng)一次線圈加入激勵(lì)電源后，二次線圈開路時(shí)，一次線圈的激勵(lì)電流為

根據(jù)電磁感應(yīng)定律，二次線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢為

由于二次線圈反向串聯(lián)，則二次線圈的空載輸出電壓為

當(dāng)差動(dòng)變壓器的結(jié)構(gòu)及電源電壓一定時(shí)，互感系數(shù)的大小與銜鐵的位置有關(guān)，即被測信號(hào)導(dǎo)致銜鐵移動(dòng)引起互感系數(shù)變化時(shí)，輸出電壓將隨之作出相應(yīng)變化。當(dāng)銜鐵位于線圈中心位置時(shí)，M11=M12=M0，此時(shí)輸出電壓

當(dāng)銜鐵偏離中心向上移動(dòng)時(shí)，M11=M0+ΔM，M12=M0－ΔM，此時(shí)輸出電壓為由上所述，差動(dòng)變壓器的輸出電壓的幅值U2m與總的互感器變化量2ΔM成正比，在鐵心上下偏移量相等時(shí)，輸出電壓大小相等，相位相反。

同理，當(dāng)銜鐵向偏離中心向下移動(dòng)時(shí)，輸出電壓為2、差動(dòng)變壓器式傳感器的主要性能1）靈敏度差動(dòng)變壓器式傳感器的靈敏度用單位位移輸出的電壓或電流來表示，其靈敏度一般可達(dá)0.5～5V/mm，行程越小，靈敏度越高。影響靈敏度的因素有：激勵(lì)源電壓和頻率、差動(dòng)變壓器一、二次繞組的匝數(shù)比，銜鐵直徑與長度、材料質(zhì)量、環(huán)境溫度、負(fù)載電阻等。2）線性范圍理想的差動(dòng)變壓器式傳感器的輸出電壓應(yīng)與銜鐵位移成線性關(guān)系。但實(shí)際上由于銜鐵的直徑、長度、材質(zhì)和線圈骨架的形狀、大小的不同，都會(huì)對(duì)其線性產(chǎn)生直接的影響，差動(dòng)變壓器式傳感器的線性范圍約為線圈骨架長度的1/10左右。3．差動(dòng)變壓器式傳感器的測量電路差動(dòng)變壓器輸出的是交流電壓，若用交流模擬數(shù)字電壓表測量，只能反映鐵心位移的大小，不能反映移動(dòng)的方向。另外，其測量值必定含有零點(diǎn)殘余電壓。為了能辨別移動(dòng)方向和消除零點(diǎn)殘余電壓的目的，實(shí)際測量時(shí)，常常采用差動(dòng)整流電路和相敏檢波電路兩種測量電路。1）差動(dòng)整流電路差動(dòng)整流電路是把差動(dòng)變壓器的兩個(gè)二次電壓分別整流，然后將它們整流的電壓或電流差值作為輸出。這樣二次電壓的相位和零點(diǎn)殘余電壓都不必考慮。差動(dòng)整流電路有四種連接形式：全波差動(dòng)整流電路（包括全波電流輸出和全波電壓輸出）、半波差動(dòng)整流電路（包括半波電流輸出和半波電壓輸出），電路圖如圖6-9所示。圖中（a）、（b）適用于交流負(fù)載阻抗，（c）、（d）適用于低負(fù)載阻抗，電阻R0用于零點(diǎn)殘余電壓的調(diào)整。2）相敏檢波電路二極管相敏檢波電路如圖6-10所示，主要是起到辨向及消除零點(diǎn)殘余電壓的作用，電路結(jié)構(gòu)為：①輸入信號(hào)u2（差動(dòng)變壓器式傳感器輸出的調(diào)幅波電壓）通過變壓器T1加到環(huán)形電橋的一個(gè)對(duì)角線A、B。T1的原副邊變壓比為n1；②參考信號(hào)uS（與u1同頻同相）通過變壓器T2加入環(huán)形電橋的另一個(gè)對(duì)角線C、D。T2的變壓比為n2；③輸出信號(hào)u0從變壓器Ｔ1與Ｔ2的中心抽頭引出。uS的幅值要遠(yuǎn)大于輸入信號(hào)u2的幅值，以便有效控制四個(gè)二極管的導(dǎo)通狀態(tài)。根據(jù)圖6-10（b）、（c）可知，當(dāng)利用相敏檢波電路進(jìn)行測量時(shí)，會(huì)有位移Δx>0和Δx<0兩種情況：①Δx>0時(shí)，u2與u0為同頻同相；②當(dāng)Δx<0時(shí)，u2與u0為同頻反相。相敏檢波器輸出電壓的變化規(guī)律不僅反映了位移變化的大小，而且反映了位移的方向。6.1.3電感式傳感器的零點(diǎn)殘余電壓

1、零點(diǎn)殘余電壓的產(chǎn)生螺管差動(dòng)變壓器式傳感器的兩組次級(jí)線圈反向串接，因此當(dāng)鐵心處于中央位置時(shí)（通常稱為零點(diǎn)），輸出信號(hào)電壓應(yīng)為零，但是，實(shí)際情況下，其輸出電壓并不等于零，而是有一個(gè)很小的電壓值U0，這個(gè)電壓一般稱為“零點(diǎn)殘余電壓”，零點(diǎn)殘余電壓的存在會(huì)給測量帶來誤差，其值過大，會(huì)使靈敏度下降，非線性誤差增大，因此零點(diǎn)殘余電壓的大小是判斷傳感器質(zhì)量好壞的重要標(biāo)志之一。產(chǎn)生零點(diǎn)殘余電壓的原因主要有以下幾點(diǎn)：（1）兩次級(jí)線圈結(jié)構(gòu)上的不對(duì)稱，造成兩電感線圈的等效參數(shù)不對(duì)稱。（2）鐵心材料B-H曲線的彎曲部分所引起的輸出電壓有高次諧波造成的零點(diǎn)殘余電壓。（3）由激磁電壓波形中的高次諧波引起。2、零點(diǎn)殘余電壓的消除方法若傳感器的零點(diǎn)殘余電壓過大，會(huì)影響測量精度，必須要采取一定方法來消除零點(diǎn)殘余電壓，主要有以下幾種方法：（1）提高線圈的框架的對(duì)稱性，特別是兩組次級(jí)線圈的對(duì)稱性。（2）采用適當(dāng)?shù)臏y量線路，一般可采用在放大電路前加相敏整流器的方法，這樣可以使零點(diǎn)殘余電壓可以減小到忽略不計(jì)的程度。（3）采用適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償電路，使零點(diǎn)殘余電壓減小至接近于零。下面介紹幾種常見的補(bǔ)償電路的例子。①電阻補(bǔ)償，其原理圖如圖6-11所示。②電容補(bǔ)償電路，其原理圖如圖6-12所示。③阻容補(bǔ)償電路，其原理圖如圖6-13所示。在上述三種類型的補(bǔ)償電路中，使用時(shí)，在沒有輸入信號(hào)（鐵心在中間）的情況下，調(diào)整電位器RW或電容C，使次級(jí)繞組的輸出為零，這樣可減小零點(diǎn)殘余電壓對(duì)測量的影響。6.1.4常見的電感式傳感器展示

1、PR型電感位移傳感器PR型電感位移傳感器的特性參數(shù)見表6-1所示。2、HEL型電感式位移計(jì)

HEL型電感式位移計(jì)主要用于測量直線位移，其主要特性參數(shù)如表6-2所示。3、UO5型電感式位移傳感器

UO5型電感式位移傳感器可用于測量位移，與電子儀器配套使用可測量距離、尺寸、厚度、彎曲、位移、同心度、偏心度、變形閥門行程等，其特性參數(shù)表如表6-3所示。

4、BWG系列電感調(diào)頻式位移傳感器

該種類型的傳感器用電感式傳感器單元與集成電路調(diào)頻振蕩器合裝一起構(gòu)成調(diào)頻型測量儀器，具有體積小，質(zhì)量輕，堅(jiān)固耐震，穩(wěn)定可靠和靈敏度高，線性好等優(yōu)點(diǎn)，其特性參數(shù)見表6-4所示。5、電感式差壓傳感器

該種類型傳感器由兩只電感線圈中間夾一感應(yīng)膜片組成。在起始位置，膜片處于中間位置，兩線圈電感值相同。在壓力作用下，膜片變形，造成兩邊氣隙不同，電感值發(fā)生變化，與載波放大器組成全橋電路，電信號(hào)放大輸出。該傳感器可用于國防科研和航空工業(yè)，以及其他科研測試與自控系統(tǒng)，能測差壓和表壓，其特性參數(shù)見表6-5所示。6、WE-I型位移傳感器

這種類型的位移傳感器采用了差動(dòng)變壓器原理設(shè)計(jì)，差動(dòng)變壓器是一種變壓器型的電感式機(jī)電轉(zhuǎn)換元件，將處于交變磁場種的磁心位移，通過可動(dòng)磁心產(chǎn)生的互感變化轉(zhuǎn)換成與該位移成基本線性函數(shù)關(guān)系的電信號(hào)。根據(jù)輸出電信號(hào)的大小和極性，相應(yīng)計(jì)量位移或其他機(jī)械量的大小和方向。該傳感器可用于線位移和變形等測量，配以適當(dāng)?shù)难b置可測量記位，其特性參數(shù)見表6-6。7、GW3型位移測量儀

該位移測量儀由測量探頭和變換器組成，探頭利用“差動(dòng)變壓器”原理。變換器由10kHz高穩(wěn)定度振蕩器、測量放大器數(shù)字顯示器等組成。該傳感器可用于靜態(tài)線位移和低頻振幅測量，特性參數(shù)見表6-7所示。6.1.5電感式傳感器的應(yīng)用

1．自感式位移傳感器自感式傳感器具有靈敏度比較好（可測量0.1μm的直線位移）、輸出信號(hào)比較大、信噪比比較好、工藝要求不高、加工容易的特點(diǎn)，但是存在非線性，消耗功率較大，測量范圍比較小的缺點(diǎn)。自感式傳感器一般用于接觸測量，可用于靜態(tài)和動(dòng)態(tài)測量，它主要用于位移測量。如圖6-14所示為一個(gè)測量尺寸用的軸向自感式傳感器（螺管式差動(dòng)自感傳感器）2．變隙式差動(dòng)電感壓力傳感器變隙式差動(dòng)電感壓力傳感器主要由C形彈簧管、銜鐵、鐵芯和線圈等組成，如圖6-15所示。

3．電感式圓度計(jì)軸類工件加工結(jié)束后，利用電感式傳感器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)其圓度的測量。如圖6-16所示4．加速度傳感器圖6-17為差動(dòng)變壓器式加速度傳感器的原理結(jié)構(gòu)示意圖。

6.2電渦流式傳感器

6.2.1電渦流式傳感器的結(jié)構(gòu)與工作原理形成電渦流必須具備下列二個(gè)條件：①存在交變磁場；②導(dǎo)電體處于交變磁場之中。

所以，電渦流式傳感器主要由產(chǎn)生交變磁場的通電線圈和置于線圈附近因而處于交變磁場中的金屬導(dǎo)體兩部分組成。1．電渦流式傳感器的工作原理電渦流式傳感器的原理如圖6-18所示2．電渦流傳感器的結(jié)構(gòu)類型2）低頻透射式渦流傳感器低頻透射式渦流傳感器由于采用低頻激勵(lì)，因而能得到較大的貫穿深度，因此適用于測量金屬材料的厚度，其原理如圖6-20所示。1）高頻反射式渦流傳感器高頻反射式傳感器的結(jié)構(gòu)簡單，主要由一個(gè)固定在框架上的扁平線圈組成。線圈可以粘貼在框架的端部，也可以繞在框架的端部的槽內(nèi)，如圖6-19所示。6.2.2電渦流式傳感器的測量線路

1．電橋法電橋法又稱為阻抗測試法，主要用于兩個(gè)電渦流線圈組成的差動(dòng)式傳感器。它將傳感器線圈的阻抗變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷旱淖兓Ｆ湓砣鐖D6-21所示，圖中線圈A和B為傳感器線圈，它們的阻抗作為電橋的橋臂，在起始狀態(tài)時(shí)，使電橋平衡。進(jìn)行測量時(shí)，由于傳感器線圈的阻抗發(fā)生變化，使電橋失去平衡，將電橋不平衡造成的輸出信號(hào)進(jìn)行放大并檢波，就得到與被測量成正比的輸出。2．諧振法諧振法是把傳感器線圈的等效電感與電容并聯(lián)組成LC并聯(lián)諧振回路，其諧振頻率為在回路諧振時(shí)，其等效阻抗最大，式中，R——回路的等效損耗電阻

當(dāng)電渦流線圈與被測體的距離發(fā)生改變時(shí)，電感L會(huì)隨之發(fā)生變化，回路的等效阻抗和諧振頻率都將隨著L的變化而變化。由此可利用測量回路阻抗的方法或測量回路諧振頻率的方法間接測出傳感器的測量值，目前，諧振法主要有調(diào)幅法和調(diào)頻法兩種基本測量線路。一般來說，需要穩(wěn)定性好時(shí)，可選用調(diào)幅式測量電路，若考慮便于遙測和數(shù)字顯示時(shí)，則選擇調(diào)頻式測量電路。1）調(diào)幅式測量電路由傳感器線圈L、電容器C和石英晶體組成的調(diào)幅法的測量原理如圖6-22所示。傳感器線圈L和電容C組成并聯(lián)諧振回路，由頻率和幅值穩(wěn)定的振蕩器（如石英振蕩器）提供高頻激磁信號(hào)。2）調(diào)頻式測量電路調(diào)頻式測量電路的工作原理則是被測量變化引起傳感器線圈電感的變化，而電感的變化導(dǎo)致振蕩頻率發(fā)生變化。圖6-24是調(diào)頻式測量電路的原理與電路圖，傳感器線圈接入LC振蕩回路，當(dāng)傳感器與被測導(dǎo)體距離x改變時(shí)，在渦流影響下，傳感器的電感變化，將導(dǎo)致振蕩頻率的變化，該變化的頻率是距離x的函數(shù)，即f=L(x),該頻率可由數(shù)字頻率計(jì)直接測量，或者通過f-V變換，用數(shù)字電壓表測量對(duì)應(yīng)的電壓，輸出值的變化間接反映了被測量的變化。6.2.3常見的電渦流傳感器

1、渦流流量傳感器

渦流流量傳感器可用于焦炭煤氣、城市煤氣、工業(yè)用水、飽和蒸汽的檢測和控制，其特性參數(shù)見表6-8所示。

2、高頻渦流差動(dòng)變壓器式傳感器

高頻渦流差動(dòng)變壓器式傳感器的工作原理如圖6-25所示。因高頻（200~500kHz）勵(lì)磁的差動(dòng)變壓器鋁芯上產(chǎn)生渦流損耗，故鋁芯的位置與輸出電壓有一定的比例關(guān)系，若將待檢測物體的位置變化轉(zhuǎn)換為鋁芯的位置即可得到對(duì)應(yīng)的電壓變化，這樣就能得到待檢測物的位移量。

其特性參數(shù)見表6-9所示。6.2.4電渦流傳感器的應(yīng)用

電渦流傳感器的應(yīng)用大致有四個(gè)方面：①利用位移χ作為變換量，也可以做成位移、厚度、振幅、振擺、轉(zhuǎn)速等傳感器，也可做成接近開關(guān)、計(jì)數(shù)器等；②利用材料電阻率ρ作為變換量，可以做成測量溫度、材質(zhì)判別等感器；③利用導(dǎo)磁率μ作為變換量，可以做成測量應(yīng)力、硬度等傳感器；④利用變換量χ、ρ、μ等的綜合影響，可以做成探傷裝置等。下面介紹幾種電渦流傳感器的具體的應(yīng)用實(shí)例。1．電渦流式振動(dòng)計(jì)電渦流式傳感器可以無接觸地測量各種振動(dòng)的振幅、頻譜分布等參數(shù)。在汽輪機(jī)、空氣壓縮機(jī)中常用電渦流式傳感器來監(jiān)控主軸的徑向、軸向振動(dòng)，也可以測量發(fā)動(dòng)機(jī)渦流葉片的振幅。在研究機(jī)器振動(dòng)時(shí)，常常采用多個(gè)傳感器放置在機(jī)器不同部分進(jìn)行檢測，得到各個(gè)位置的振幅值和相位值，從而畫出振型圖，測量