基于电涡流传感器测厚及材质鉴别的研究.pdf

2006年 10月 沈阳航空工业学院学报 O ct. 2006 第 2 3卷第 5期 Journal of Shenyang In stitute of A eronau tical Engineering Vo l. 23　No. 5 文章编号 : 1007 1385 (2006) 05 0084 03 基于电涡流传感器测厚及材质鉴别的研究 刘利秋 (沈阳航空工业学院自动控制系 ,辽宁 沈阳　110034 ) 摘 　要 : 电涡流传感器是基于电涡流效应工作的 ,具有灵敏度高 、频响范围宽、可实现非接触式测 量及适用性强等特点 。此种传感器在金属镀层 、板材厚度测量及材质鉴别中应用广泛 。电涡流 传感器有两种类型 :低频透射式和高频反射式 。低频透射式适于测量较薄的金属镀层或板材的 厚度 。高频反射式则适于测量较厚板材的厚度 。 关键词 : 电涡流传感器 ;厚度测量 ;材质鉴别 中图分类号 : TN 2 12. 9 文献标识码 : A 　　电涡流式传感器是 20世纪 70年代以来得到 ρ ( ρ 理论研究表明, 贯穿深度 h 与 成正比 其中 μ 迅速发展的一种传感器 。由于结构简单 、灵敏度 rf 高 、频响范围宽、不受油污等介质的影响 ,并能进 和 μ为被测材料的电阻率和磁导率, f 为激励电 r ) 行非接触测量 ,适用范围广 。 源激励频率 , 所 以不同被测材料和激励频率 f , 贯穿深度不同, 产生的涡流强度也就不同。因此, 1　电涡流传感器测量原理 可根据被测材质和厚度范围及其激励频率选择合 电涡流传感器是建立在电磁场理论的基础上 适的测量传感器类型 。 工作的。从结构上来看, 电涡流传感器就是一个 当测量厚度大的板材时, 需要贯穿深度大, 选 线圈, 在线圈内通以交流电, 则在线圈周围将产生 用低频 f 激励, 其线性就好; 当测量薄板时, 贯穿 交变磁场 。金属导体置于变化着的磁场中, 导体 深度 h 小, 则选取高频 f 激励, 但此时的响应曲线 内就会产生感应电流, 这种电流象水中漩涡那样 随厚度的减小而非线性变大 。 在导体内转圈, 所以称为电涡流, 这种现象称为电 2　低频透射式电涡流传感器测金属 涡流效应 。 ρ 镀层厚度 根据电磁场的理论, 导体的电阻率 、导磁率 μ 、导体厚度 d, 以及线圈与导体之间的距离 x 、线 金属镀层的测量常采用低频透射式电涡流传 圈的激励频率 ω等参数, 都将通过电涡流效应与 感器, 如图 1所示 。需要选取高频 f 激励, 但此时 ( 磁效应与