《2016年华东师范大学博士研究生入学考试英语》.doc.doc

电涡流式传感器?电涡流效应根据法拉第电磁感应定律,当块状金属导体置于交变磁场或在固定磁场中作切割磁力线运动时,在此金属导体内产生旋涡状的感应电流的现象称为电涡流效应,该旋涡状的感应电流在导体内闭合,称为电涡流,简称涡流。?电涡流式传感器根据电涡流效应制成的传感器称为电涡流式传感器。它将各种非电量转换为电阻抗的变化,可实现对位移、材料厚度、金属表面温度、应力、速度以及材料损伤等进行非接触式的连续测量,具有灵敏度高、频率响应范围宽、体积小等优点。按电涡流在导体内贯穿的情况,可把电涡流传感器分为高频反射式和低频透射式两类,其工作原理类似。电涡流式传感器 电涡流式传感器的工作原理 电涡流式传感器的类型 电涡流式传感器的应用 电涡流式传感器的工作原理 1. 基本原理 3. 测量电路将一个通以正弦交变电流 I 1,频率为 f, 外半径为 r as的扁平线圈置于金属导体附近, 则线圈周围空间将产生一个正弦交变磁场 H 1, 使金属导体中感应电涡流 I 2,I 2又产生一个与 H 1方向相反的交变磁场 H 2,如图。根据楞次定律,H 2的反作用必然削弱线圈的磁场 H 1。由于磁场 H 2的作用,涡流要消耗一部分能量, 导致传感器线圈的等效阻抗发生变化。线圈阻抗的变化完全取决于被测金属导体的电涡流效应。而电涡流效应既与被测体的电阻率、磁导率及几何形状有关,还与线圈的几何参数、线圈中激磁电流频率 f 有关,同时还与线圈与导体间的距离 x有关。?? 1. 基本原理 I 1HU 2HI 电涡流式传感器原理图线圈置于金属导体附近: 线圈中通以高频信号 i 1正弦交变磁场 H 1金属导体内就会产生涡流涡流产生电磁场反作用于线圈,改变了电感原理的直观表示故传感器线圈受电涡流影响时的等效阻抗 Z的函数关系式为r为线圈与被测体的尺寸因子。若只使某一参数变化,则传感器线圈的阻抗 Z就仅是该参数的单值函数。若通过测量电路测出 Z的变化量,即可实现对该参数的测量。实际应用中常是改变线圈与导体间的距离 x, 而保持其他参数不变,来实现位移和距离的测量。( , , , , ) Z F r f x ? ??基本原理 a sr xh ( μ, ρ) 短路环被测金属导体传感器线圈 ir ar R M 传感器线圈 R 电涡流短路环电涡流式传感器简化模型电涡流传感器的电磁过程很复杂,一般采用上图的简化模型。假定电涡流仅分布在环体之内,且把在被测金属导体上形成的电涡流等效为一个短路环。 a sr xh ( μ, ρ) 短路环被测金属导体传感器线圈 ir arU R M 传感器线圈 RI 电涡流短路环电涡流式传感器等效电路其中 R 2为电涡流短路环等效电阻: 22 ln aiRrhr ???r a和r i分别为电涡流短路环的外、内径; h为电涡流的贯穿深度: 0 r ρhμμf ?? 1 1 1 1 2 1 1 2 2 2 2 j j j j 0 R I L I MI U MI R I L I ? ?? ??? ????? ?????& &