项目二任务二电涡流传感器在转速检测中应用.docx

PAGE PAGE 2 项目二 电感式传感器 【情境导入】 工业上有很多场合需要加工设备的电机转速进行控制。随着设备的自动化程度越来越高，现在均是采用传感器对电机进行检测，用于测量的传感器很多，本任务采用电涡流传感器进行直流电机转速检测。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。 任务二 电涡流传感器在转速检测中的应用 任务书：本任务要求达到以下知识目标与技能目标： 知识目标： 1、了解涡流效应。 2、了解电涡流传感器的结构 3、掌握电涡流传感器的工作原理 4、掌握电涡流传感器测量直流电机转速的方法。 技能目标： 1、能识别电涡流传感器。 2、能根据任务要求，正确安装电涡流传感器。 3、正确完成电涡流传感器测量转速的电路接线 4、正确测量直流电机转速并且读数正确 任务描述： 利用电涡流传感器对直流电机的转速进行测量。知识链接： 电涡流传感器的工作原理 1、涡流效应 根据法拉第电磁感应定律，金属导体置于变化的磁场中时，导体表面就会有感应电流产生，电流的流线在导体内自行闭合，这种由电磁感应原理产生的漩涡状感应电流成为电涡流，这种现象成为电涡流效应。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。 涡流效应有利有弊，对于三相异步电动机来说，由于涡流效应，会导致铁芯发热， 故采用导磁性能好的硅钢片叠压而成，以减小涡流。但是生产生活中也有利用涡流效 应工作的例子，比如各类中频感应加热装置就是利用涡流效应对金属材料进行加热， 其实电磁炉也是利用该效应对食物进行加热的。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。 2、电涡流传感器工作原理 当高频（100KNZ 左右）信号源产生的高频电压施加到一个靠近金属导体的电感线圈 L1 时，将产生高频磁场 H1。被测导体置于交变磁场中，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，只集中在金属表面，这称为集肤效应。信号源的频率越高，集肤效应在金属表面越浅。酽锕极額閉镇桧猪訣锥。 图 2-2-1 电涡流传感器工作原理注：此处插入动画 2-1 电涡流传感器的工作原理 要求：能用动画演示电涡流传感器的工作原理,具体顺序为 1、显示电感线圈 L1； 2、显示高频信号源与毫安表，构成电路； 3、显示高频磁场 H1； 4、显示被测金属导体； 5、显示线圈 L1 垂直向下移动，接近被测金属物体； 6、显示被测物体中产生的电涡流 i2； 7、显示被测物体中的电涡流 i2 产生的磁场 H2. 3、电涡流传感器的等效阻抗分析 （1） 等效阻抗分析 Z ? R ? j?L ? f ?i , f , ?,?, r, x? 1 f—信号源频率 ? —金属导体的磁导率 ? —金属导体的电导率 r—金属导体的形状、表面因素 i —交变励磁电流 1 X— 线圈到金属导体的间距 电涡流线圈的阻抗与 f、?、?、r、x，i 1 均有关系。 (2)电涡流传感器的检测物理量 检测深度：f 越低，检测深度越深（集肤效应）。 1检测间距： i 、 f、?、?、r 不变，z=f（x），非接触测量位移。 1 1其他用途： i 、 f、x 不变， 检测与?、r 相关的表面温度、表面裂纹等参数， 检测与?有关的材料型号、表面温度等参数。 1 电涡流探头结构 电涡流传感器的传感元件是一只线圈，俗称为电涡流探头。线圈结构：用多股较细的绞扭漆包线（能提高Q 值）绕制而成，置于探头的端部，外部用聚四氟乙烯等高品质因数塑料密封。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。 图 2-2-2 电涡流传感器探头结构 电涡流式传感器的测量转换电路 调幅式电路 调幅式：以输出高频信号的幅度来反映电涡流探头与被测金属导体之间的关系。 调幅式缺点：电压放大器的放大倍数的漂移会影响测量精度，必须采取各种温度补偿措施。 注：此处插入图片 图 2-2-3 调幅式电路结构 调频式电路 调频式就是将探头线圈的电感量 L 与微调电容 C0 构成 LC 振荡器，以振荡器的频率f 作为输出量。 图 2-2-4 调频式电路 技能训练2-2：电涡流传感器在转速检测中的应用 阅读任务 利用电涡流传感器实现直流电机转速控制 整理电涡流传感器检测转速检测电路中主要元器件 电涡流传感器、转动源、+5V、+4、±6、±8、±10V 直流电源、电涡流传感器模块。（分别配图片） 3、电涡流传感器检测转速的工作原理 转动源上的直流电机带动转动盘旋转，转动盘边缘均匀12 个小孔，其中6 个孔是空的，6 个孔是塞入小磁铁的，并且空孔和小磁铁间隔分布，当空孔经过电涡流传感器下方时，电涡流传感器模块输出电压较低（低电平），当小磁铁经过电涡流传感器时， 电涡流传感器模块输出电压较高（高电平），形成一个脉冲信号，转动盘转动一圈，共输出六个脉冲信号。将脉冲信号送入频率/转速计计数显示。转速与脉冲信号频率之间的关系。謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。 60 f n p f-脉冲信号频率