电涡流传感器.ppt

电涡流的应用 ——在我们日常生活中经常可以遇到
电磁炉内部的励磁线圈
电涡流式传感器
涡流效应:根据电磁感应定律,块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时,导体内将产生呈漩涡状流动的感应电流,称之为电涡流或涡流。电涡流的产生必然要消耗一部分能量,从而使产生磁场的线圈阻抗发生变化,这种现象称为涡流效应。
涡流的大小与金属体的电阻率ρ、磁导率μ、金属板的厚度d、线圈与金属导体的距离x、线圈的励磁电流频率f等参数有关。
涡流效应
电涡流式传感器就是利用涡流效应,将非电量转换为线圈阻抗变化来进行测量的。
贯穿深度:
高频反射式电涡流传感器
:根据电磁感应定律, 当传感器线圈通以交变电流时, 线圈周围必然产生交变磁场, 使置于此磁场中的金属导体中产生感应电涡流, 又产生新的交变磁场。根据愣次定律, 将反抗原磁场的变化,导致传感器线圈的等效阻抗(或等效电感)发生变化。
被测导体
传感器线圈
工作过程:被测导体变化电涡流变化感应磁场变化
线圈等效阻抗变化
:
解此方程组可得电涡流传感器的等效阻抗为
电涡流传感器的等效阻抗可表示为
等效电阻
等效电感
根据等效电路,可列出电路方程组为
由此可见,被测量变化可以转换成传感器线圈的等效阻抗Z、等效电感L的变化。通过转换电路可把这些参数转换为电压或电流输出。
传感器的结构示意图
1—线圈; 2—框架; 3—框架衬套; 4—支架; 5—电缆; 6—插头
:
低频透射式电涡流传感器
工作原理:
透射式涡流传感器由发射线圈L1 ,接受线圈L2 ,和位于两线圈中间的被测金属板组成。
若两个线圈之间不存在金属板,当在L1 两端加交流激励电压时,L2两端将产生感应电动势。
若在两个线圈之间放置一块金属板时,金属板中产生涡流,涡流损耗了部分磁场能量,使到达L2的磁场变弱,从而使感应电动势下降。被测金属板的厚度越大,涡流损耗也越大,感应电动势就越小。感应电动势的大小间接反映了被测金属板的厚度。
式中 d-金属板的厚度;
h-涡流贯穿深度
k-比例常数