传感器原理及应用PPT.pptVIP

传感器原理及应用 报告内容 1 电涡流工作原理 涡流效应：金属导体置于变化磁场中，导体内就会产生呈漩涡状流动的感应电流的现象。 涡流的形成必须具备两个条件： 存在交变磁场 被测对象处于交变磁场中 1 电涡流工作原理 电涡流传感器主要由三部分组成：探头、延伸电缆、前置器。 探头：主要由框架和安置在框架上的线圈组成； 延伸电缆：连接探头与前置器的信号传输线； 前置器：实现信号的发生、信号的变换、信号的提取和信号的处理功能。 1 电涡流工作原理 工作原理 当线圈中通有交变电流 I1时，由于电流的变化，在线圈周围就会产生交变磁场 H1，由于电磁感应定律可知，当被测对象靠近探头线圈，处于磁场作用范围内时，金属体表面层中就会感应出电流，由于此电流为闭合电流（称电涡流 I2），它又产生一个与 H1反向磁场 H2，阻碍外磁场 H1的变化。从而导致线圈中阻抗 Z、电感量 L 及品质因数 Q 发生变化，这种变化就反映了被测体的电涡流效应的作用 1 电涡流工作原理 涡流的大小与被测对象的电阻率 ρ、磁导率 μ、尺寸因子 r、励磁电流 I、电流角频率 ω、导体与线圈间距离 x 等参数有关。如果控制某些参数不变，使上述参数中某一参数是其他参数的单一变量，就构成了测量不同变量（参数）用的一种涡流式传感器 被测参数 变换量 特征 位移，厚度，振动 x 1、非接触连续测量 2、受剩磁的影响 表面温度，电解质浓度，材质判别，速度（温度） ρ 1、非接触连续测量 2、对温度变化进行补偿 应力，温度 μ 1、非接触连续测量 2、受剩磁材料影响 探伤 x, ρ, μ 可以定量测量 2 电涡流工程应用 位移测量 偏心、间隙、位置、倾斜、弯曲、变形、移动、圆度、冲击、偏心率、冲程、宽度等等。 2 电涡流工程应用 偏心 径向跳动 弯曲变形 间隙测量 板材厚度 2 电涡流工程应用 振动测量 悬臂梁振幅频率测量 汽轮机叶片测试 2 电涡流工程应用 转速测量 2 电涡流工程应用 表面探伤 手持式裂纹测量仪 油管探伤 2 电涡流工程应用 通道安检门 安检门的内部设置有发射线圈和接收线圈。当有金属物体通过时，交变磁场就会在该金属导体表面产生电涡流，会在接收线圈中感应出电压，计算机根据感应电压的大小、相位来判定金属物体的大小。 当有金属物体穿越安检门时报警 3 电涡流技术缺陷 电涡流传感器易受安装周边环境及温度的影响，有时存在着明显的温度漂移，随着时间的推移和温度的变化，电涡流传感器稳定性受到一定的影响，特别是高温区域内存在严重的测量误差，使其应用受到很大的限制； 它对材质很敏感，对于不同材料的测量的结果是不一样的，一次传感器对于不同的材料都要重新标定，才能得到所求量； 由于电涡流效应的特性，传感器的线性量程很小。 4 电涡流发展方向 1）涡流检测探头设计的理论研究：涡流检测探头是电涡流传感器的关键器件，它的规格直接影响着电涡流传感器的性能。随着计算机仿真软件的发展，我们用仿真的方法来优化设计传感器探头，从而提高传感器的性能。 2) 智能化传感器：随着计算机技术进一步发展，将传统仪器和计算机结合时一个大的趋势。未来的传感器将不仅具有检测功能，而且还可以融合信息处理技术，逻辑判断和自动诊断的功能。 3) 电涡流传感器的多功能化：由于电涡流传感器能测出不同的参数：位移，厚度等，因此可以研制出一种多功能传感器同时检测两个或多个参数。多功能化可以降低生产成本，减小体积。 传感器原理及应用