第六章电感式传感器讲述.ppt

整理上式 当w＞＞R 时： 传感器的灵敏度： 因此：差动变压器式传感器的特性是线性的； 其灵敏度取决于：磁系统的结构参数、初、次级线圈的匝数比、激磁电源电压的大小。 可以通过改变匝数比及提高电源电压的办法来提高灵敏度。 X 6.3 电涡流式传感器 电涡流传感器属主动测量技术，即：在测试中，测量仪器主动发射能量，观察被测对象吸收（透射式）或反射能量，不需要被测对象主动作功。 涡流传感器的测量属于非接触测量，特别是用于测量运动的物体。 电涡流式传感器特点： 结构简单、体积小、频率响应宽、灵敏度高等特点，在测试技术中日益得到重视和推广应用。 电涡流传感器的应用没有特定的目标 ，一切与涡流有关的因素，在原则上都可用于测量目的。 X 6.3.1 电涡流式传感器的工作原理及特性 电感线圈产生的磁力线经过金属导体时，金属导体就会产生感应电流，该电流的流线呈闭合回线，类似水涡形状，故称之为电涡流。 原理： 电涡流式传感器是以电涡流效应为基础，由一个线圈和与线圈邻近的金属体组成。当线圈通入交变电流时，在线圈的周围产生一交变磁场H1，处于该磁场中的金属体上产生感应电动势，并形成涡流。金属体上流动的电涡流也将产生相应的磁场H2。H2与H1方向相反，对线圈磁场H1起抵消作用。从而引起线圈等效阻抗 Z或等效电感L或品质因数相应变化。 金属体上的电涡流越大，这些参数的变化亦越大。 X R1、L1——线圈原有的电阻、电感（周围无金属体）； R2、L2——电涡流等效短路环的电阻和电感； ω ——励磁电流的角频率； M ——线圈与金属体之间的互感系数； ——电源电压。 X 电涡流式传感器的工作原理及等效电路 根据其等效电路，列出电路方程 解方程组，其结果为 X 结论：Z、L、M均为互感的函数。 对于已定的线 圈，Z、L 和 Q 取决于：金属 体与线 圈的相对位置，金属体的材料、尺寸、形状等。 当一个参数随被测量而变化，其它参数不变时，采用电涡流式传感器，并配用相应的测量线路，可得到与该被测量相对应的电信号（电压、电流或频率）输出。 应用： 测量位移、金属体厚度、温度等参数，并可作探伤用。 X 6.3.2 电涡流式传感器结构及特点 1．变间隙式 变间隙式传感器通常采用扁平线圈，金属体与线圈平面平行放置，如图（a）所示。 金属体是传感器的另一组成部分，它的物理性质、尺寸与形状也与传感器特性密切相关。 金属体的电导率高、磁导率低者，其灵敏度高。同时，金属体不应过小、过薄，否则对测量结果均有影响。 X 2．变面积式 组成同变间隙式相似。 原理：是利用金属体与传感器线圈之间相对覆盖面积的变化，引起涡流效应变化的原理工作的。 优点：其灵敏度和线性范围比变间隙式好。 为了减小轴向间隙的影响，常采用图（b）所示的差动形式，将两线圈串联，以补偿轴向间隙变化的影响。 6.3.2 电涡流式传感器结构及特点 3．螺线管式 组成：由绕在同一骨架上的两个线圈 l、2和套在线圈外的金属短路套筒所组成，筒长约为线圈的60％。 特点： 线性比较好，但灵敏度不太高。 X 6.3.2 电涡流式传感器结构及特点 4．低频透射式 励磁电压U1 施加于线圈L1 的两端，在L2两端产生感应电动势U2。 当L1与L2之间无金属体时，L1产生的磁场全部贯穿L2，U2最大；当有金属体时，因涡流形成的反磁场作用，U2将降低。 涡流越大，即金属导电性越好或金属板越厚，U2将越小。 当金属体材料一定时，U2将与金属板厚度相对应。 X 6.3.2 电涡流式传感器结构及特点 注意：电涡流传感器的线圈与被测金属体之间是磁性耦合的，利用耦合程度的变化作为测试值。因此，传感器的线圈装置仅为“实际测试传感器的一半”，另一半是被测体。 被测体的物理性质、尺寸和形状都与测量装置的特性密切相关。 在电涡流式传感器的使用中，必须考虑。 6.3.3 影响涡流传感器灵敏度的因素 1．被测体材料对测量影响 线圈的阻抗