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1、2020/6/23,1,2.4 电涡流传感器,本小节学习电涡流传感器的原理及应用。,2020/6/23,2,一、电涡流传感器工作原理,电涡流效应演示,当电涡流线圈与金属板的距离x 减小时，电涡流线圈的等效电感L 减小。感抗XL 的变化使流过电涡流线圈的电流 i1 增大。,2020/6/23,3,电涡流的应用 在我们日常生活中经常可以遇到,干净、高效的 电磁炉,2020/6/23,4,电磁炉的工作原理,高频电流通过励磁线圈，产生交变磁场，在铁质锅底会产生无数的电涡流，使锅底自行发热，烧开锅 内 的 食 物。,2020/6/23,5,电磁炉内部的励磁线圈,2020/6/23,6,等效阻抗分析,电涡
2、流线圈受电涡流影响时的等效阻抗Z的函数表达式为： Z=R+jL=f（i1、f、r、x） （4-1）,如果控制上式中的i1、f、r不变，电涡流线圈的阻抗Z就成为哪个非电量的单值函数？属于接触式测量还是非接触式测量？,2020/6/23,7,等效阻抗与非电量的测量,间距x的测量：如果控制上式中的i1、f、r不变，电涡流线圈的阻抗Z就成为间距x的单值函数，这样就成为非接触地测量位移的传感器。 多种用途：如果控制x、i1、f不变，就可以用来检测与表面电导率有关的表面温度、表面裂纹等参数，或者用来检测与材料磁导率有关的材料型号、表面硬度等参数。,二、 电涡流传感器结构及特性,电涡流探头外形,交变磁场,2
3、020/6/23,9,CZF-1系列传感器的性能,分析上表请得出结论： 探头的直径与测量范围及分辨力之间有何关系？,2020/6/23,10,大直径电涡流探雷器,2020/6/23,11,三、测量转换电路,1、调幅式（AM）电路,石英振荡器产生稳频、稳幅高频振荡电压(100kHz1MHz）用于激励电涡流线圈。金属材料在高频磁场中产生电涡流，引起电涡流线圈端电压的衰减，再经高放、检波、低放电路，最终输出的直流电压Uo反映了金属体对电涡流线圈的影响（例如两者之间的距离等参数）。,2020/6/23,12,2、调频（FM）式电路(100kHz1MHz）,当电涡流线圈与被测体的距离x 改变时，电涡流线
4、圈的电感量L 也随之改变，引起LC 振荡器的输出频率变化，此频率可直接用计算机测量。如果要用模拟仪表进行显示或记录时，必须使用鉴频器，将f转换为电压Uo 。,2020/6/23,13,集肤效应,集肤效应与激励源频率f、工件的电导率、磁导率等有关。频率f越高，电涡流的渗透的深度就越浅，集肤效应越严重。,当高频（100kHz左右）信号源产生的高频电压施加到一个靠近金属导体附近的电感线圈L1时，将产生高频磁场H1。如被测导体置于该交变磁场范围之内时，被测导体就产生电涡流i2。i2在金属导体的纵深方向并不是均匀分布的，而只集中在金属导体的表面，这称为集肤效应（也称趋肤效应）。,2020/6/23,14,检测深度的控制：由于存在集肤效应，电涡流只能检测导体表面的各种物 理参数。改变f，可控制检测深度。激励 源频率一般设定在100kHz1MHz。频率 越低，检测深度越深。,2020/6/23,15,休息一下,
