传感器与检测技术3.3电涡流式传感器.ppt

电涡流式传感器
当导体置于变化的磁场中或在固定磁场中运动时,导体内都要产生感应电动势形成电流,这种电流在导体内闭合的,称为涡流。
穿透深度
式中, ρ——导体电阻率(Ω·cm);
r——导体相对磁导率;
ƒ ——交变磁场频率(Hz)。
电涡流式传感器
高频反射式涡流传感器
低频透射式涡流传感器
涡流式传感器的应用
高频反射式涡流传感器
1. 基本原理

3. 传感器的结构
4. 测量电路
1. 基本原理
线圈置于金属导体附近:
线圈中通以高频信号 i1
正弦交变磁场 H1
金属导体内就会产生涡流
涡流产生电磁场
反作用于线圈,改变了电感
电感变化程度取于线圈L的外形尺寸,线圈L至金属板之间的距离,
金属板材料的电阻率和磁导率以及的频率等
2. 等效电路
电感LE表示金属板对涡流呈现的电感效应
电阻RE表示在金属板上的涡流损耗
互感系数M表示LE与原线圈L之间的相互作用
R为原线圈L的损耗电阻
C为线圈与装置的分布电容
考虑到涡流的反射作用,L两端的阻抗ZL可用下式表示
式中,ω——信号源的角频率;
K——耦合系数,
K2=M2/(L·LE)。
频率
(MHZ)
感抗
电阻RE
1



10



100



不同频率时的感抗分量与电阻分量
计算邻近高频线圈的金属板呈现的电感效应与涡流损耗之间
的数量关系可以进行估计。
金属板对涡流呈现的电感效应可以用许多大小不同的电感线圈
按一定方式结合起来的总效应来等效。
由于R<<ωLE则式()可以简化为
ZL的虚部与金属板的电阻率无关,而仅与耦合系数K有关,
即仅与线圈至金属板之间的距离有关
在实际条件下,即K<1,并有R<<ωLE
可以认为式()在特定条件下
(测量信号频率较高,金属板电阻率较小且变化范围不大)
存在着以下的关系
3. 传感器的结构
线圈
框架

4. 支架


4. 测量电路
定频测距电路
调频测距电路