第4章电感式电涡流课件.pptVIP

金属导体表面的电涡流强度 I1——线圈激励电流；  I2——金属导体中等效电流； x——线圈到金属导体表面距离； ras——线圈外径。 电涡流强度与距离归一化曲线 ① 电涡流强度与距离 x 呈非线性关系，且随着 x/ras 的增加而迅速减小。 ② 当利用电涡流式传感器测量位移时，只有在 x/ras1(一般取0.05～0.15)的条件下才能得到较好的线性和较高的灵敏度。 电涡流强度与距离归一化曲线 3. 电涡流的轴向贯穿深度 贯穿深度是指把电涡流强度减小到表面强度的 1/e 处的表面厚度。 由于金属导体的趋肤效应，电磁场不能穿过导体的无限厚度，仅作用于表面薄层和一定的径向范围内。  导体中产生的电涡流强度随导体厚度的增加按指数规律下降。 d——金属导体中某一点与表面的距离； Jd——沿 H1 轴向 d 处的电涡流密度； J0——金属导体表面电涡流密度，即电涡流密度最大值； h——电涡流轴向贯穿的深度（趋肤深度）。 电涡流密度轴向分布曲线 电涡流密度主要分布在表面附近。  被测体电阻率愈大，相对导磁率愈小，以及传感器线圈的激磁电流频率愈低，则 h 愈大。 4.3.4 电涡流传感器测量电路  测量电路的种类： 调频式 调幅式。 1. 调频式电路 调频式测量电路 (a) 测量电路框图； (b) 振荡电路 传感器线圈接入LC振荡回路，当传感器与被测导体距离 x 改变时，在涡流影响下，传感器的电感变化。 将导致振荡频率的变化，该变化的频率是距离 x 的函数，即 f = L (x) 。 该频率可由数字频率计直接测量， 或者通过 f—V 变换，用数字电压表测量对应的电压。 振荡器电路如图(b)所示。 它由克拉泼电容三点式振荡器( C2、C3、L、C 和Ｖ1 )以及射极输出电路两部分组成。 为了避免输出电缆的分布电容的影响，通常将 L、C 装在传感器内。 此时电缆分布电容并联在大电容C2、C3 上，因而对振荡频率 f 的影响将大大减小。 2. 调幅式电路 调幅式测量电路示意图 传感器线圈L、电容器C和石英晶体组成振荡电路。 石英晶体振荡器起恒流源的作用，给谐振回路提供一个频率（f0）稳定的激励电流 io 。 LC 回路输出电压 Z为 LC 回路的阻抗。 调幅式测量电路示意图 当金属导体远离或去掉时，LC并联谐振回路谐振频率即为石英振荡频率 fo 回路呈现的阻抗最大，谐振回路上的输出电压也最大； 当金属导体靠近传感器线圈时，线圈的等效电感L发生变化，导致回路失谐。 从而使输出电压降低，L的数值随距离 x 的变化而变化。 输出电压经放大、检波后，由指示仪表直接显示出 x 的大小。 除此之外，交流电桥也是常用的测量电路。 4.3.5 涡流式传感器的应用 1.低频透射式涡流厚度传感器 2.高频反射式涡流厚度传感器 3. 电涡流式转速传感器 * 4.3 电涡流式传感器 4.3.1 工作原理  传感器线圈通以正弦交变电流 I1 时， 线圈周围空间必然产生正弦交变磁场H1， 使金属导体产生感应电涡流 I2 ， I2 又产生新的交变磁场 H2 。  根据愣次定律，H2的作用将阻碍原磁场 H1 的变化。 由于磁场H2的作用，涡流要消耗一部分能量，导致传感器线圈的等效阻抗发生变化。 由上可知，线圈阻抗的变化完全取决于被测金属导体的电涡流效应。 电涡流效应既与被测体的ρ、μ以及几何形状有关， 还与激磁线圈的几何参数、激磁线圈中激磁电流频率 f 有关，同时还与激磁线圈与导体间的距离 x 有关。 传感器线圈受电涡流影响时的等效阻抗 Z 的函数关系式为 ： Z=F (ρ,μ, r, f, x)