中職-傳感器-課件-5-課件

機(jī)械工業(yè)出版社

中等職業(yè)教育電氣類規(guī)劃教材

《自動檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)》

第四章

多媒體課件

2009－5－1更新12/17/20221機(jī)械工業(yè)出版社

中等職業(yè)教育電氣類規(guī)劃教材

《自動檢測與轉(zhuǎn)在這一章里，卡卡要給大家介紹電渦流傳感器的基本原理、特性和應(yīng)用，也集中講一講在工業(yè)技術(shù)里廣泛應(yīng)用的接近開關(guān)。電渦流傳感器主要用于金屬探測（安全檢測等）、微小位移和振動測量，以及轉(zhuǎn)速、表面狀態(tài)等諸多與電渦流有關(guān)的參數(shù)，還可以用于無損探傷及接近開關(guān)。電渦流傳感器的最大特點是非接觸測量。第四章電渦流傳感器12/17/20222在這一章里，卡卡要給大家介紹電渦流傳感器的基本原理、特性和應(yīng)我們先來看一個實驗。取一只直徑為300mm左右的空心線圈，接到金屬探測器的高頻激勵電流輸出端。當(dāng)線圈接近一塊金屬，這時我們會發(fā)現(xiàn)與檢測電路相連的耳機(jī)里的聲音音調(diào)變尖。小實驗第一節(jié)電渦流傳感器工作原理12/17/20223我們先來看一個實驗。取一只直徑為300mm左右的空心線圈，接第一節(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，電渦流線圈的等效電感L減小，等效電阻R增大，流過電渦流線圈的電流i1增大。

12/17/20224第一節(jié)電渦流傳感器工作原理電渦流效應(yīng)演示電渦流的應(yīng)用

——在我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常可以遇到干凈、高效的電磁爐12/17/20225電渦流的應(yīng)用

——在我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)?？梢杂龅诫姶艩t內(nèi)部的勵磁線圈12/17/20226電磁爐內(nèi)部的勵磁線圈12/16/20226電磁爐的工作原理高頻電流通過勵磁線圈，產(chǎn)生交變磁場，在鐵質(zhì)鍋底會產(chǎn)生無數(shù)的電渦流，使鍋底發(fā)熱，燒開鍋內(nèi)食物。12/17/20227電磁爐的工作原理高頻電流通過勵磁線圈第二節(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12/17/20228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電渦流探頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)

1—電渦流線圈2—探頭殼體3—殼體上的位置調(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

12/17/20229電渦流探頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)1—電渦流線圈2—探頭殼體CZF-1系列傳感器的性能

分析上表請得出結(jié)論：探頭的直徑與測量范圍及分辨力之間有何關(guān)系？12/17/202210CZF-1系列傳感器的性能分析上表請得出結(jié)論：12/大直徑電渦流探雷器12/17/202211大直徑電渦流探雷器12/16/202211第三節(jié)測量轉(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）用于激勵電渦流線圈。金屬材料在高頻磁場中產(chǎn)生電渦流，引起電渦流線圈兩端電壓的衰減，輸出電壓Uo反映了金屬體對電渦流線圈的距離。12/17/202212第三節(jié)測量轉(zhuǎn)換電路一、調(diào)幅式（AM）電路部分常用材料對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振蕩器的振幅產(chǎn)生明顯的衰減嗎？為什么？12/17/202213部分常用材料對振蕩器振幅的衰減系數(shù)人二、調(diào)頻（FM）式電路(100kHz~1MHz）

當(dāng)電渦流線圈與被測體的距離x改變時，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，必須使用鑒頻器，將f轉(zhuǎn)換為電壓Uo。12/17/202214二、調(diào)頻（FM）式電路(100kHz~1MHz）并聯(lián)諧振回路的諧振頻率12/17/202215并聯(lián)諧振回路的諧振頻率12/16/202215第四節(jié)電渦流傳感器的應(yīng)用

一、位移測量

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，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，可地計算出與被檢物體的距離、振動等參數(shù)。這種位移傳感器屬于非接觸測量，工作時不受灰塵等因素的影響，可在各種惡劣條件下使用。12/17/202216第四節(jié)電渦流傳感器的應(yīng)用一、位移測量位移測量儀

位移測量包含：偏心、間隙、位置、傾斜、彎曲、變形、移動、圓度、沖擊、偏心率、沖程、寬度等。來自不同應(yīng)用領(lǐng)域的許多量都可歸結(jié)為位移或間隙變化。數(shù)顯位移測量儀及探頭12/17/202217位移測量儀位移測量包含：數(shù)顯位移測量儀及探4~20mA電渦流位移傳感器外形（參考德國圖爾克公司資料）12/17/2022184~20mA電渦流位移傳感器外形（參考德國圖爾克公司資料）1齊平式電渦流位移傳感器外形（參考德國圖爾克公司資料）齊平式傳感器安裝時可以不高出安裝面，不易被損害。12/17/202219齊平式電渦流位移傳感器外形（參考德國圖爾克公司資料）V系列電渦流位移傳感器外形（參考浙江洞頭開關(guān)廠資料）齊平式12/17/202220V系列電渦流位移傳感器外形（參考浙江洞頭開關(guān)廠資料）齊平式1V系列電渦流位移傳感器性能一覽表

（摘自洞頭開關(guān)廠資料）

12/17/202221V系列電渦流位移傳感器性能一覽表

（摘自洞頭開關(guān)廠資料）1四線制電渦流位移傳感器的接線說明有的位移傳感器同時具備兩種動作輸出狀態(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，俗稱為常開輸出或常閉輸出模式。12/17/202222四線制電渦流位移傳感器的接線說明有的位移傳感器同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，但也同時帶來許多不確定因素，一個或幾個因素的微小變化就足以影響測量結(jié)果。所以電渦流傳感器多用于定性測量。在用作定量測量時，必須采用逐點標(biāo)定、計算機(jī)線性糾正、溫度補(bǔ)補(bǔ)償?shù)却胧?/p>

12/17/202223電渦流位移傳感器的應(yīng)用電渦流探頭線圈介紹幾種常見位移傳感器12/17/202224介紹幾種常見位移傳感器12/16/202224利用電渦流測振儀測量葉片振動如圖4-6c所示，輸出的振動波形如圖4-7所示，請分析與被測振動有關(guān)的結(jié)果。①振動的基波周期T約為2.5格×10ms/格＝25ms；②振動的基波頻率f約為1/T＝1/0.025s＝40Hz；③振動的輸出電壓峰峰值UPP約為(2格×40mV/格)＝80mV，輸出電壓幅值UP約為40mV。④若測振儀的靈敏度為0.5mm/mV，則振動的振幅x約為20mm。12/17/202225利用電渦流測振儀測量葉片振動如圖4-6c所示，輸出的振動波形偏心和振動檢測12/17/202226偏心和振動檢測12/16/202226通過測量間隙來測量徑向跳動12/17/202227通過測量間隙來測量徑向跳動12/16/202227測量彎曲、波動、變形

對橋梁、絲桿等機(jī)械結(jié)構(gòu)的振動測量，須使用多個傳感器。12/17/202228測量彎曲、波動、變形對橋梁、絲桿等機(jī)械結(jié)構(gòu)的振動測量金屬薄膜、板材厚度電渦流測厚儀

測量冷軋板厚度導(dǎo)向輥的材料可以用金屬制作嗎？12/17/202229測量金屬薄膜、板材厚度電渦流測厚儀測量冷軋板厚度導(dǎo)向輥的材測量尺寸、公差及零件識別

通過測量間隙來測定熱膨脹引起的上下平移12/17/202230測量尺寸、公差及零件識別通過測量間隙來測定熱膨脹測量封口機(jī)工作間隙間隙越大，電渦流越小12/17/202231測量封口機(jī)工作間隙間隙越大，電渦流越小12/16/20223測量注塑機(jī)開合模的間隙間距12/17/202232測量注塑機(jī)開合模的間隙間距12/16/202232位移的標(biāo)定方法使用千分尺，逐一對照測量電路的輸出電壓及數(shù)顯表讀數(shù)，列出對照表，存入計算機(jī)，從而達(dá)到線性化的目的。12/17/202233位移的標(biāo)定方法使用千分尺，逐一對照測量電路的輸出電渦流位移傳感器的距離

與輸出電壓特性曲線位移傳感器1、2、3的量程和線性范圍各為多少mm？12/17/202234電渦流位移傳感器的距離

與輸出電壓特性曲線位移傳感器1、2、二、轉(zhuǎn)速測量

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

12/17/202235二、轉(zhuǎn)速測量若轉(zhuǎn)軸上開z個齒輪轉(zhuǎn)速測量例：下圖中，設(shè)齒數(shù)z=48，測得頻率f=120Hz，請按上述公式該齒輪的轉(zhuǎn)速n。12/17/202236齒輪轉(zhuǎn)速測量例：下圖中，設(shè)齒數(shù)z=48，測得頻率f電動機(jī)轉(zhuǎn)速測量12/17/202237電動機(jī)轉(zhuǎn)速測量12/16/202237三、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。12/17/202238三、電渦流式通道安全檢查門安檢門的內(nèi)部設(shè)置有發(fā)安檢門演示當(dāng)有金屬物體穿越安檢門時報警在安檢門的上中下中，安裝多個電渦流線圈，有金屬穿過時，對應(yīng)位置報警。還在一側(cè)安裝一臺“軟x光”掃描儀，它能顯示衣服里頭的物體形狀和密度，對人體、膠卷無害。

12/17/202239安檢門演示當(dāng)有金屬物體穿越安檢門時報警在安檢門的上中下中，安四、電渦流表面探傷

手持式裂紋測量儀油管探傷12/17/202240四、電渦流表面探傷手持式裂紋測量儀油管探傷12/16/20滾子渦流探傷機(jī)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。（參考無錫市通達(dá)滾子有限公司資料）12/17/202241滾子渦流探傷機(jī)滾子渦流探傷機(jī)是由計算手提式探傷儀外形

（參考廈門愛德華檢測設(shè)備有限公司資料）12/17/202242手提式探傷儀外形

（參考廈門愛德華檢測設(shè)備有限公司資料）12掌上型

電渦流

探傷儀12/17/202243掌上型

電渦流

探傷儀12/16/202243用掌上型電渦流探傷儀檢測飛機(jī)裂紋12/17/202244用掌上型電渦流探傷儀檢測飛機(jī)裂紋12/16/202244臺式電渦流探傷儀12/17/202245臺式電渦流探傷儀12/16/202245花瓣阻抗圖12/17/202246花瓣阻抗圖12/16/202246第五節(jié)接近開關(guān)簡介接近開關(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)物體進(jìn)入其設(shè)定距離范圍內(nèi)時，就發(fā)出“動作”信號，該信號屬于開關(guān)信號（高電平或低電平）。接近開關(guān)能直接驅(qū)動中間繼電器。多數(shù)接近開關(guān)已將感辨頭和測量轉(zhuǎn)換電路做在同一殼體內(nèi)，殼體上多帶有螺紋或安裝孔，以便于安裝和調(diào)整。接近開關(guān)的應(yīng)用已遠(yuǎn)超出行程開關(guān)的行程控制和限位保護(hù)范疇。它可以用于高速計數(shù)、測速，確定金屬物體的存在和位置，測量物位等。12/17/202247第五節(jié)接近開關(guān)簡介接近開關(guān)又稱無觸點行程開關(guān)。接近開關(guān)的核心部分是“感辨頭”，它對正在接近的物體有很高的感辨能力。在生物界，眼鏡蛇的尾部能感辨出人體發(fā)出的紅外線；而電渦流探頭能感辨金屬導(dǎo)體的靠近。應(yīng)變片、電位器之類的傳感器無法用于接近開關(guān)，因為它們屬于接觸式測量。知識沙龍12/17/202248接近開關(guān)的核心部分是“感辨頭”，它對正在接近的物體有接近開關(guān)外形12/17/202249接近開關(guān)外形12/16/202249接近開關(guān)外形12/17/202250接近開關(guān)外形12/16/202250接近開關(guān)外形（續(xù)）12/17/202251接近開關(guān)外形（續(xù)）12/16/202251一、常用的接近開關(guān)分類

常用的接近開關(guān)有電渦流式（以下簡稱電感接近開關(guān)）、電容式、磁性干簧開關(guān)、霍爾式、光電式、微波式、超聲波式等。12/17/202252一、常用的接近開關(guān)分類常用的接近開關(guān)有電渦流式二、接近開關(guān)的特點

接近開關(guān)與被測物不接觸、不會產(chǎn)生機(jī)械磨損和疲勞損傷、工作壽命長、響應(yīng)快、無觸點、無火花、無噪聲、防潮、防塵、防爆性能較好、體積小、安裝、調(diào)整方便；缺點是觸點容量較小、輸出短路時易燒毀。

12/17/202253二、接近開關(guān)的特點接近開關(guān)與被測物三.接近開關(guān)的主要性能指標(biāo)：

額定動作距離、工作距離、動作滯差、重復(fù)定位精度（重復(fù)性）、動作頻率等。12/17/202254三.接近開關(guān)的主要性能指標(biāo)：額定動四、電渦流接近開關(guān)

（即：電感接近開關(guān)）的工作原理

電感接近開關(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，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)振蕩能力衰減，內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化，由此識別出有無金屬物體接近，進(jìn)而控制開關(guān)的通或斷。這種接近開關(guān)所能檢測的物體必須是導(dǎo)電性能良好的金屬物體。12/17/202255四、電渦流接近開關(guān)

（即：電感接近開關(guān)）的工作原理五、電渦流接近開關(guān)原理框圖12/17/202256五、電渦流接近開關(guān)原理框圖12/16/202256六、常見接近開關(guān)的型號說明

（摘自浙江·洞頭開關(guān)廠資料）12/17/202257六、常見接近開關(guān)的型號說明

（摘自浙江·洞頭開關(guān)廠資料）12七、接近開關(guān)的術(shù)語解釋（1）1.動作（檢測）距離:被測體按一定方式移動時，從基準(zhǔn)位置（接近開關(guān)的感應(yīng)表面）到開關(guān)動作時測得的基準(zhǔn)位置到檢測面的空間距離的標(biāo)稱值。2.設(shè)定距離：指整定距離，一般為額定動作距離的0.8倍，以保證工作可靠。

3.復(fù)位距離：接近開關(guān)動作后，又再次復(fù)位時的與被測物的距離，它略大于動作距離。4.回差值:動作距離與復(fù)位距離之間的絕對值?；夭钪翟酱螅瑢ν饨绲母蓴_以及被測物的抖動等的抗干擾能力就越強(qiáng)。12/17/202258七、接近開關(guān)的術(shù)語解釋（1）1.動作（檢測）接近開關(guān)的檢測距離與回差12/17/202259接近開關(guān)的檢測距離與回差12/16/202259接近開關(guān)的術(shù)語解釋（2）標(biāo)準(zhǔn)檢測體：可與現(xiàn)場被檢金屬作比較的標(biāo)準(zhǔn)金屬檢測體。標(biāo)準(zhǔn)檢測體通常為正方形的A3鋼，厚度為1mm，所采用的邊長是接近開關(guān)檢測面直徑的2.5倍。12/17/202260接近開關(guān)的術(shù)語解釋（2）標(biāo)準(zhǔn)檢測體：不同材料的金屬檢測物對電渦流接近開關(guān)動作距離的影響（以Fe為參考金屬）

對于非磁性材料，被測體的電導(dǎo)率越高，則靈敏度越高；被測體是磁性材料時，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，其靈敏度通常較高。12/17/202261不同材料的金屬檢測物對電渦流接近開關(guān)動作距離的影響（以Fe為接近開關(guān)的術(shù)語解釋（3）接近開關(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）的接近開關(guān)則需要把感應(yīng)頭露出一定高度，否則將降低靈敏度。12/17/202262接近開關(guān)的術(shù)語解釋（3）接近開關(guān)的安裝方式：分齊接近開關(guān)的安裝方式齊平式安裝非齊平式安裝12/17/202263接近開關(guān)的安裝方式齊平式安裝非齊平式安裝12/16/2022接近開關(guān)的術(shù)語解釋（4）響應(yīng)頻率f：按規(guī)定，在1秒的時間間隔內(nèi)，接近開關(guān)動作循環(huán)的最大次數(shù)，重復(fù)頻率大于該值時，接近開關(guān)無反應(yīng)。響應(yīng)時間t：接近開關(guān)檢測到物體時刻到接近開關(guān)出現(xiàn)電平狀態(tài)翻轉(zhuǎn)的時間之差?？捎霉綋Q算：

t=1/f12/17/202264接近開關(guān)的術(shù)語解釋（4）響應(yīng)頻率f響應(yīng)頻率及響應(yīng)時間示意圖12/17/202265響應(yīng)頻率及響應(yīng)時間示意圖12/16/202265接近開關(guān)的術(shù)語解釋（5）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)部的輸出三極管截止，所接的負(fù)載不工作（失電）；當(dāng)檢測到物體時，內(nèi)部的輸出級三極管導(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，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。12/17/202266接近開關(guān)的術(shù)語解釋（5）輸出狀態(tài)：常開/常閉型接接近開關(guān)的術(shù)語解釋（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，讀者可查閱以下有關(guān)資料。12/17/202267接近開關(guān)的術(shù)語解釋（6）常用的輸出形式有：12/16/2輸出形式（1~4）負(fù)載負(fù)載藍(lán)藍(lán)藍(lán)藍(lán)12/17/202268輸出形式（1~4）負(fù)載負(fù)載藍(lán)藍(lán)藍(lán)藍(lán)12/16/202268輸出形式（5~8）負(fù)載負(fù)載負(fù)載12/17/202269輸出形式（5~8）負(fù)載負(fù)載負(fù)載12/16/202269接近開關(guān)的術(shù)語解釋（7）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。一般情況下，導(dǎo)通壓降約為0.3V。12/17/202270接近開關(guān)的術(shù)語解釋（7）導(dǎo)通壓降：接近開關(guān)在導(dǎo)導(dǎo)通壓降0.3V12/17/202271導(dǎo)通壓降0.3V12/16/202271接近開關(guān)的接線方法舉例以NPN、常開型為例來說明接線方法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。12/17/202272接近開關(guān)的接線方法舉例以NPN、常開型為例來說明接線方法請按接線圖將各元件正確地連接起來。12/17/202273請按接線圖將各元件正確地連接起來。12/16/202接近開關(guān)使用注意事項1.請勿將電感接近開關(guān)置于0.02T以上的磁場環(huán)境下使用，以免造成誤動作。2.為了保證不損壞接近開關(guān)，請用戶在接通電源前檢查接線是否正確，核定電壓是否為額定值。3.為了使接近開關(guān)長期穩(wěn)定工作，請務(wù)必進(jìn)行定期的維護(hù)，包括被檢測物體和接近開關(guān)的安裝位置是否有移動或松動，接線和連接部位是否接觸不良，是否有金屬粉塵粘附等。4.DC二線制接近開關(guān)具有0.5~1mA的靜態(tài)泄漏電流，在一些對泄漏電流要求較高的場合下，可改用DC三線制接近開關(guān)。5.接近開關(guān)使用電感性負(fù)載時，務(wù)必在負(fù)載兩端并接續(xù)流二極管，以免損壞接近開關(guān)輸出級。12/17/202274接近開關(guān)使用注意事項1.請勿將電感接近開關(guān)置于休息一下12/17/202275休息一下12/16/202275機(jī)械工業(yè)出版社

中等職業(yè)教育電氣類規(guī)劃教材

《自動檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)》

第四章

多媒體課件

2009－5－1更新12/17/202276機(jī)械工業(yè)出版社

中等職業(yè)教育電氣類規(guī)劃教材

《自動檢測與轉(zhuǎn)在這一章里，卡卡要給大家介紹電渦流傳感器的基本原理、特性和應(yīng)用，也集中講一講在工業(yè)技術(shù)里廣泛應(yīng)用的接近開關(guān)。電渦流傳感器主要用于金屬探測（安全檢測等）、微小位移和振動測量，以及轉(zhuǎn)速、表面狀態(tài)等諸多與電渦流有關(guān)的參數(shù)，還可以用于無損探傷及接近開關(guān)。電渦流傳感器的最大特點是非接觸測量。第四章電渦流傳感器12/17/202277在這一章里，卡卡要給大家介紹電渦流傳感器的基本原理、特性和應(yīng)我們先來看一個實驗。取一只直徑為300mm左右的空心線圈，接到金屬探測器的高頻激勵電流輸出端。當(dāng)線圈接近一塊金屬，這時我們會發(fā)現(xiàn)與檢測電路相連的耳機(jī)里的聲音音調(diào)變尖。小實驗第一節(jié)電渦流傳感器工作原理12/17/202278我們先來看一個實驗。取一只直徑為300mm左右的空心線圈，接第一節(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，電渦流線圈的等效電感L減小，等效電阻R增大，流過電渦流線圈的電流i1增大。

12/17/202279第一節(jié)電渦流傳感器工作原理電渦流效應(yīng)演示電渦流的應(yīng)用

——在我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)?？梢杂龅礁蓛?、高效的電磁爐12/17/202280電渦流的應(yīng)用

——在我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)?？梢杂龅诫姶艩t內(nèi)部的勵磁線圈12/17/202281電磁爐內(nèi)部的勵磁線圈12/16/20226電磁爐的工作原理高頻電流通過勵磁線圈，產(chǎn)生交變磁場，在鐵質(zhì)鍋底會產(chǎn)生無數(shù)的電渦流，使鍋底發(fā)熱，燒開鍋內(nèi)食物。12/17/202282電磁爐的工作原理高頻電流通過勵磁線圈第二節(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12/17/202283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電渦流探頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)

1—電渦流線圈2—探頭殼體3—殼體上的位置調(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

12/17/202284電渦流探頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)1—電渦流線圈2—探頭殼體CZF-1系列傳感器的性能

分析上表請得出結(jié)論：探頭的直徑與測量范圍及分辨力之間有何關(guān)系？12/17/202285CZF-1系列傳感器的性能分析上表請得出結(jié)論：12/大直徑電渦流探雷器12/17/202286大直徑電渦流探雷器12/16/202211第三節(jié)測量轉(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）用于激勵電渦流線圈。金屬材料在高頻磁場中產(chǎn)生電渦流，引起電渦流線圈兩端電壓的衰減，輸出電壓Uo反映了金屬體對電渦流線圈的距離。12/17/202287第三節(jié)測量轉(zhuǎn)換電路一、調(diào)幅式（AM）電路部分常用材料對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振蕩器的振幅產(chǎn)生明顯的衰減嗎？為什么？12/17/202288部分常用材料對振蕩器振幅的衰減系數(shù)人二、調(diào)頻（FM）式電路(100kHz~1MHz）

當(dāng)電渦流線圈與被測體的距離x改變時，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，必須使用鑒頻器，將f轉(zhuǎn)換為電壓Uo。12/17/202289二、調(diào)頻（FM）式電路(100kHz~1MHz）并聯(lián)諧振回路的諧振頻率12/17/202290并聯(lián)諧振回路的諧振頻率12/16/202215第四節(jié)電渦流傳感器的應(yīng)用

一、位移測量

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，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，可地計算出與被檢物體的距離、振動等參數(shù)。這種位移傳感器屬于非接觸測量，工作時不受灰塵等因素的影響，可在各種惡劣條件下使用。12/17/202291第四節(jié)電渦流傳感器的應(yīng)用一、位移測量位移測量儀

位移測量包含：偏心、間隙、位置、傾斜、彎曲、變形、移動、圓度、沖擊、偏心率、沖程、寬度等。來自不同應(yīng)用領(lǐng)域的許多量都可歸結(jié)為位移或間隙變化。數(shù)顯位移測量儀及探頭12/17/202292位移測量儀位移測量包含：數(shù)顯位移測量儀及探4~20mA電渦流位移傳感器外形（參考德國圖爾克公司資料）12/17/2022934~20mA電渦流位移傳感器外形（參考德國圖爾克公司資料）1齊平式電渦流位移傳感器外形（參考德國圖爾克公司資料）齊平式傳感器安裝時可以不高出安裝面，不易被損害。12/17/202294齊平式電渦流位移傳感器外形（參考德國圖爾克公司資料）V系列電渦流位移傳感器外形（參考浙江洞頭開關(guān)廠資料）齊平式12/17/202295V系列電渦流位移傳感器外形（參考浙江洞頭開關(guān)廠資料）齊平式1V系列電渦流位移傳感器性能一覽表

（摘自洞頭開關(guān)廠資料）

12/17/202296V系列電渦流位移傳感器性能一覽表

（摘自洞頭開關(guān)廠資料）1四線制電渦流位移傳感器的接線說明有的位移傳感器同時具備兩種動作輸出狀態(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，俗稱為常開輸出或常閉輸出模式。12/17/202297四線制電渦流位移傳感器的接線說明有的位移傳感器同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，但也同時帶來許多不確定因素，一個或幾個因素的微小變化就足以影響測量結(jié)果。所以電渦流傳感器多用于定性測量。在用作定量測量時，必須采用逐點標(biāo)定、計算機(jī)線性糾正、溫度補(bǔ)補(bǔ)償?shù)却胧?/p>

12/17/202298電渦流位移傳感器的應(yīng)用電渦流探頭線圈介紹幾種常見位移傳感器12/17/202299介紹幾種常見位移傳感器12/16/202224利用電渦流測振儀測量葉片振動如圖4-6c所示，輸出的振動波形如圖4-7所示，請分析與被測振動有關(guān)的結(jié)果。①振動的基波周期T約為2.5格×10ms/格＝25ms；②振動的基波頻率f約為1/T＝1/0.025s＝40Hz；③振動的輸出電壓峰峰值UPP約為(2格×40mV/格)＝80mV，輸出電壓幅值UP約為40mV。④若測振儀的靈敏度為0.5mm/mV，則振動的振幅x約為20mm。12/17/2022100利用電渦流測振儀測量葉片振動如圖4-6c所示，輸出的振動波形偏心和振動檢測12/17/2022101偏心和振動檢測12/16/202226通過測量間隙來測量徑向跳動12/17/2022102通過測量間隙來測量徑向跳動12/16/202227測量彎曲、波動、變形

對橋梁、絲桿等機(jī)械結(jié)構(gòu)的振動測量，須使用多個傳感器。12/17/2022103測量彎曲、波動、變形對橋梁、絲桿等機(jī)械結(jié)構(gòu)的振動測量金屬薄膜、板材厚度電渦流測厚儀

測量冷軋板厚度導(dǎo)向輥的材料可以用金屬制作嗎？12/17/2022104測量金屬薄膜、板材厚度電渦流測厚儀測量冷軋板厚度導(dǎo)向輥的材測量尺寸、公差及零件識別

通過測量間隙來測定熱膨脹引起的上下平移12/17/2022105測量尺寸、公差及零件識別通過測量間隙來測定熱膨脹測量封口機(jī)工作間隙間隙越大，電渦流越小12/17/2022106測量封口機(jī)工作間隙間隙越大，電渦流越小12/16/20223測量注塑機(jī)開合模的間隙間距12/17/2022107測量注塑機(jī)開合模的間隙間距12/16/202232位移的標(biāo)定方法使用千分尺，逐一對照測量電路的輸出電壓及數(shù)顯表讀數(shù)，列出對照表，存入計算機(jī)，從而達(dá)到線性化的目的。12/17/2022108位移的標(biāo)定方法使用千分尺，逐一對照測量電路的輸出電渦流位移傳感器的距離

與輸出電壓特性曲線位移傳感器1、2、3的量程和線性范圍各為多少mm？12/17/2022109電渦流位移傳感器的距離

與輸出電壓特性曲線位移傳感器1、2、二、轉(zhuǎn)速測量

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

12/17/2022110二、轉(zhuǎn)速測量若轉(zhuǎn)軸上開z個齒輪轉(zhuǎn)速測量例：下圖中，設(shè)齒數(shù)z=48，測得頻率f=120Hz，請按上述公式該齒輪的轉(zhuǎn)速n。12/17/2022111齒輪轉(zhuǎn)速測量例：下圖中，設(shè)齒數(shù)z=48，測得頻率f電動機(jī)轉(zhuǎn)速測量12/17/2022112電動機(jī)轉(zhuǎn)速測量12/16/202237三、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。12/17/2022113三、電渦流式通道安全檢查門安檢門的內(nèi)部設(shè)置有發(fā)安檢門演示當(dāng)有金屬物體穿越安檢門時報警在安檢門的上中下中，安裝多個電渦流線圈，有金屬穿過時，對應(yīng)位置報警。還在一側(cè)安裝一臺“軟x光”掃描儀，它能顯示衣服里頭的物體形狀和密度，對人體、膠卷無害。

12/17/2022114安檢門演示當(dāng)有金屬物體穿越安檢門時報警在安檢門的上中下中，安四、電渦流表面探傷

手持式裂紋測量儀油管探傷12/17/2022115四、電渦流表面探傷手持式裂紋測量儀油管探傷12/16/20滾子渦流探傷機(jī)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。（參考無錫市通達(dá)滾子有限公司資料）12/17/2022116滾子渦流探傷機(jī)滾子渦流探傷機(jī)是由計算手提式探傷儀外形

（參考廈門愛德華檢測設(shè)備有限公司資料）12/17/2022117手提式探傷儀外形

（參考廈門愛德華檢測設(shè)備有限公司資料）12掌上型

電渦流

探傷儀12/17/2022118掌上型

電渦流

探傷儀12/16/202243用掌上型電渦流探傷儀檢測飛機(jī)裂紋12/17/2022119用掌上型電渦流探傷儀檢測飛機(jī)裂紋12/16/202244臺式電渦流探傷儀12/17/2022120臺式電渦流探傷儀12/16/202245花瓣阻抗圖12/17/2022121花瓣阻抗圖12/16/202246第五節(jié)接近開關(guān)簡介接近開關(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)物體進(jìn)入其設(shè)定距離范圍內(nèi)時，就發(fā)出“動作”信號，該信號屬于開關(guān)信號（高電平或低電平）。接近開關(guān)能直接驅(qū)動中間繼電器。多數(shù)接近開關(guān)已將感辨頭和測量轉(zhuǎn)換電路做在同一殼體內(nèi)，殼體上多帶有螺紋或安裝孔，以便于安裝和調(diào)整。接近開關(guān)的應(yīng)用已遠(yuǎn)超出行程開關(guān)的行程控制和限位保護(hù)范疇。它可以用于高速計數(shù)、測速，確定金屬物體的存在和位置，測量物位等。12/17/2022122第五節(jié)接近開關(guān)簡介接近開關(guān)又稱無觸點行程開關(guān)。接近開關(guān)的核心部分是“感辨頭”，它對正在接近的物體有很高的感辨能力。在生物界，眼鏡蛇的尾部能感辨出人體發(fā)出的紅外線；而電渦流探頭能感辨金屬導(dǎo)體的靠近。應(yīng)變片、電位器之類的傳感器無法用于接近開關(guān)，因為它們屬于接觸式測量。知識沙龍12/17/2022123接近開關(guān)的核心部分是“感辨頭”，它對正在接近的物體有接近開關(guān)外形12/17/2022124接近開關(guān)外形12/16/202249接近開關(guān)外形12/17/2022125接近開關(guān)外形12/16/202250接近開關(guān)外形（續(xù)）12/17/2022126接近開關(guān)外形（續(xù)）12/16/202251一、常用的接近開關(guān)分類

常用的接近開關(guān)有電渦流式（以下簡稱電感接近開關(guān)）、電容式、磁性干簧開關(guān)、霍爾式、光電式、微波式、超聲波式等。12/17/2022127一、常用的接近開關(guān)分類常用的接近開關(guān)有電渦流式二、接近開關(guān)的特點

接近開關(guān)與被測物不接觸、不會產(chǎn)生機(jī)械磨損和疲勞損傷、工作壽命長、響應(yīng)快、無觸點、無火花、無噪聲、防潮、防塵、防爆性能較好、體積小、安裝、調(diào)整方便；缺點是觸點容量較小、輸出短路時易燒毀。

12/17/2022128二、接近開關(guān)的特點接近開關(guān)與被測物三.接近開關(guān)的主要性能指標(biāo)：

額定動作距離、工作距離、動作滯差、重復(fù)定位精度（重復(fù)性）、動作頻率等。12/17/2022129三.接近開關(guān)的主要性能指標(biāo)：額定動四、電渦流接近開關(guān)

（即：電感接近開關(guān)）的工作原理

電感接近開關(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，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)振蕩能力衰減，內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化，由此識別出有無金屬物體接近，進(jìn)而控制開關(guān)的通或斷。這種接近開關(guān)所能檢測的物體必須是導(dǎo)電性能良好的金屬物體。12/17/2022130四、電渦流接近開關(guān)

（即：電感接近開關(guān)）的工作原理五、電渦流接近開關(guān)原理框圖12/17/2022131五、電渦流接近開關(guān)原理框圖12/16/202256六、常見接近開關(guān)的型號說明

（摘自浙江·洞頭開關(guān)廠資料）12/17/2022132六、常見接近開關(guān)的型號說明

（摘自浙江·洞頭開關(guān)廠資料）12七、接近開關(guān)的術(shù)語解釋（1）1.動作（檢測）距離:被測體按一定方式移動時，從基準(zhǔn)位置（接近開關(guān)的感應(yīng)表面）到開關(guān)動作時測得的基準(zhǔn)位置到檢測面的空間距離的標(biāo)稱值。2.設(shè)定距離：指整定距離，一般為額定動作距離的0.8倍，以保證工作可靠。

3.復(fù)位距離：接近開關(guān)動作后，又再次復(fù)位時的與被測物的距離，它略大于動作距離。4.回差值:動作距離與復(fù)位距離之間的絕對值?；夭钪翟酱?，對外界的干擾以及被測物的抖動等的抗干擾能力就越強(qiáng)。12/17/2022133七、接近開關(guān)的術(shù)語解釋（1）1.動作（檢測）接近開關(guān)的檢測距離與回差12/17/2022134接近開關(guān)的檢測距離與回差12/16/202259接近開關(guān)的術(shù)語解釋（2）標(biāo)準(zhǔn)檢測體：可與現(xiàn)場被檢金屬作比較的標(biāo)準(zhǔn)金屬檢測體。標(biāo)準(zhǔn)檢測體通常為正方形的A3鋼，厚度為1mm，所采用的邊長是接近開關(guān)檢測面直徑的2.5倍。12/17/2022135接近開關(guān)的術(shù)語解釋（2）標(biāo)準(zhǔn)檢測體：不同材料的金屬檢測物對電渦流接近開關(guān)動作距離的影響（以Fe為參考金屬）

對于非磁性材料，被測體的電導(dǎo)率越高，則靈敏度越高；被測體是磁性材料時，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，其靈敏度通常較高。12/17/2022136不同材料的金屬檢測物對電渦流接近開關(guān)動作距離的影響（以Fe為接近開關(guān)的術(shù)語解釋（3）接近開關(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