郑州轻工业学院研究生课程考试
考生姓名董宇
考生学号331401000007
系、年级2014级电气工程
科目类别专业必修课
考试科目现代传感技术与系统
考试日期2014 年11 月12日
电涡流传感器文献综述
摘要：传统的检测方法可靠性较低、具有破坏性、检测速度较慢,无法满足各种各样的检测要求,同时还会造成材料的浪费。这时,就需要使用无损检测的方法。电涡流传感器具有对介质不敏感、非接触、全方位智能测量等特点，因此现在广泛应用于对检测行业中。本文通过前人已有的大量实例和实验，对电涡流传感器的做了最基本的分类并且研究它们的异同，揭示了它在检测行业中的重要地位，并且对电涡流传感器的非线性部分补偿做了进一步改进。
关键词：电涡流传感器；基本原理；传感器的分类；传感器的应用
1 前言
电涡流无损检测是以电磁感应原理为基础的一种常规无损检测方法，相对于传统的涡流无损检测方法，电涡流检测具有包含的频率分量丰富、检测信号信息量大、时域分析方便等优点。电涡流无损检测采用的是电涡流传感器，它的主要特点是频率响应速度快、测量的精度高、不受油液污染的影响、受外界磁场干扰小等。世界上第一台涡流探伤仪诞生于1935 年，并被应用于检验焊接钢管质量。涡流传感器发展至今类型已经多种多样,并在工业生产中的各个领域得到广泛应用，尤其是在无损探伤领域,已经成为一种不可或缺的无损检测手段。本文基于前人已经著述的十篇涡流无损检测研究，从他们不同的应用角度分析他们的相同点和不同点，并且对电涡流传感器今后的应用领域做出合理的预测。
2电涡流传感器的基本原理
根据麦克斯韦电磁场理论，金属导体处于交变的磁场中，导体内部就会感应产生电流，这种感应出来的电流在导体内部就像水的旋涡那样在导体的近表旋转，由于其运动类似于漩涡所以被人们称为电涡流，这种无法被人体感知的电涡流场就称为电涡流效应。电涡流式传感器就是利用这种电涡流效应的原理而发明的一种传感器。
从电磁学的角度可以把被测金属板也可以简化为一个简单的感应线圈，并
且线圈与被测金属板之间的互感系数将随着线圈与被测金属板之间的距离的减少而增大。
被测导体的各种参数不同，既能引起电涡流传感器线圈电阻 R 值的变化，也能引起线圈感抗 L 和线圈品质因子 Q 值的变化。线圈阻抗 Z 与电阻率ρ、磁导率μ、检测距离X、线圈激励电流的频率之间的函数关系，可以简写成Z = f( ρ,μ,x,ω)，若只改变其中的某一个参数，而控制其他参数恒定不变，这样阻抗 Z 就可以表示成只与这个参数相关联的单值函数。[1]通过前置器电子线路的处理，将线圈阻抗Z的变化，即头部体线圈与金属导的距离D的变化转化成电压或电流的变化，输出信号的大小随探头到被测体表面之间的间距而变化，电涡流传感器就是根据这一原理实现对金属物位移、振动等参数的测量。
3电涡流式传感器的种类
高频反射式电涡流式传感器：这种传感器结构很简单，主要元件是一个固定于传感器端部的线圈。当被测导体与线圈之间的间隙发生变化时，就引起线圈电感、阻抗和品质因数变化，从而能在接到线圈上的测量电路内得到正比于间隙变化的电流或电压变化。为改善性能可在线圈内加入磁芯。[1 2]低频透射式电涡流式传感器：它由分别位于被测金属板材两面的发射线圈和接收线圈组成，适于测量金属板材的厚度。发射线圈L1接到振荡器上后所产生的磁力线穿过金属板M,于是在接收线圈 L2两端产生感应电压u2。由于金属板内产生电涡流使到达L2的磁力线减小。金属板的厚度δ越大，透射的磁力线越少,因而u2也就越小。u2与δ之间呈指数变化关系：u2∝e-δ/h，式中h为磁力线的贯穿深度。贯穿深度取决于激励频率，为使贯穿深度大于板材厚度，要将频率选得低些。频率低还可改善线性度。激励频率一般选在500赫左右。[3]
螺管型：这种传感器由螺管和插入螺管的短路套筒组成，套筒与被测物体相连。套筒沿轴向移动时，电涡流效应引起螺管阻抗变化。这种传感器有较好的线性度，但是灵敏度较低，具有与螺管型电感式传感器（见电感式传感器）相似的特性，但没有铁损。[4]
变面积型：这种传感器由绕在扁矩形框架上的线圈构成，它利用被测导体
和传感器线圈之间相对覆盖面积的变化所引起的电涡流效应强弱的变化来测量位移。为补偿间隙变化引起的误差常使用两个串接的线圈，置于被测物体的两边。它的线性测量范围比变间隙型的大，而且线性度较高。[5]
变间隙型：这种传感器结构很简单，主要元件是一个固定于传感器端部的线圈。当被测导体与线圈之间的间隙发生变化时，就引起线圈电感、阻抗和品质因数变化，从而能在接到线圈上的测量电路内得到正比于间隙变化的电流或电压变化。为改善性能可在线圈内加入磁芯。[6]
4电涡流式传感器的应用
电涡流式传感器能实现非接触式测量，而且是根据与被测导体的耦合程度来测量，因此可以通过灵活设计传感器的构形和巧妙安排它与被测导体的布局来达到各种应用的目的。
在测量位移方面，除可直接测量金属零件的动态位移、汽轮机主轴的轴向窜动等位移量外，它还可测量如金属材料的热膨胀系数、钢水液位、纱线张力、流体压力、加速度等可变换成位移量的参量。[1 4 5 9]
在测量振动方面，它是测量汽轮机、空气压缩机转轴的径向振动和汽轮机叶片振幅的理想器件。还可以用多个传感器并排安置在轴侧，并通过多通道指示仪表输出至记录仪，以测量轴的振动形状并绘出振型图。[8 9]
在测量转速方面，只要在旋转体上加工或加装一个有凹缺口的圆盘状或齿轮状的金属体，并配以电涡流传感器，就能准确地测出转速。[7 8]此外，利用导体的电阻率与温度的关系，保持线圈与被测导体之间的距离及其他参量不变，就可以测量金属材料的表面温度，还能通过接触气体或液体的金属导体来测量气体或液体的温度。[10]
5结论
电涡流传感器系统广泛应用于电力、石油、化工、冶金等行业和一些科研单位。对汽轮机、水轮机、鼓风机、压缩机、空分机、齿轮箱、大型冷却泵等大型旋转机械轴的径向振动、轴向位移、键相器、轴转速、胀差、偏心、以及转子动力学研究和零件尺寸检验等进行在线测量和保护。在日新月异的生活中仍扮演着不可或缺的角色。
但是如果被测对象的材料不同，定频、调幅式、变频调幅式传感器的灵敏度和线性范围都要改变，必须重新矫校正。就是对同一种被测材料来说，如果被测表面的材质不均匀，或者工件内部有裂痕，都会影响测量结果。测量轴振动时，轴的不圆度也将反映的振幅值中。所以测量时要选择合适的测量点和均质光滑的测量表面。要测量准确，对被测体的几何形状也是有一定要求的。当被测体为平板形时，传感器头部应该有一定的空间，而不能有导电导体材料。同时还有被测体要大于传感器直径的三倍，否则会使灵敏度降低。如果别测体为圆柱时，其直径必须为传感器线圈直径的三倍以上。被测体厚度不能太薄，对一般钢材来说，其厚度要大于0.2mm。所以电涡流传感器的量程小也是一个待突破的难点，并且如何改善电涡流传感器在环境恶劣条件下的工作也有待于深入研究。
参考文献
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关于构建全县良好生态的调研报告
生态是一个地方生活现状及发展环境的反映，是风、政风、社会风气的综合体现，其核心是员的作风问题。纵观我县生态环境，近年来通过深入开展群众路线教育、纪律规矩教育、“”教育等系列实践活动，作风主流持续向好，风清气正的生态基本形成。但一些共性问题仍客观存在，不可小觑。
一、明心见性，清醒认识生态存在的突出问题
以问题为导向，是改进作风最有效的方法，是构建良好生态的最佳途径。善于发现问题，清醒正视问题，才能有效解决问题。调查表明，当前影响我县生态环境的主要问题有以下五类。
一生活欠严肃。一些乡镇部门对的理论不学习、不研究、不领会，对民主议事的规定、规则执行不自觉、不认真部分乡镇部门组织生活、民主生活少之又少、有的甚至流于形式批评与自我批评的利器钝化生锈，味不足、辣味不浓，使“一把手”权力得不到有效制衡和监督，其他班子成员得不到真正帮助少数地方部门“一把手”议事决策时“一孔出气、一鸟独鸣”，容不下不同发声，听不得半点意见，在重大决策上独断专行，唯我独尊个别员在行权用权上以权谋私，进行权权交易、权钱交易，大搞利益输送。如此种种，虽属少数个别，但却如滴墨入清水，混浊了地方的生态环境。
二纪律规矩欠刚性。一是还存在不讲个例。个别员不能与中央保持高度一致，对涉及的方针政策随意发表评论，口无遮拦，毫无顾忌，甚至对上级决策部署阳奉阴违，搞上有政策下有对策。二是还存在不守规矩怪圈。拉小山头，搞小圈子，致使“老乡圈”、“同学圈”、“玩乐圈”等各种利益“圈子”客观存在。三是还存在不要原则的操作。特别是在经济利益突出的项目建设、工程发包及重大资金使用上依然存在着不讲制度讲关系，不讲程序讲运作，不讲公平讲摆平的诸多不正常现象。这些不讲纪律、不讲规矩行为的产生在一定程度上嘈杂了生态环境。
三选人用人欠引导。受前些年生态诟病的影响，仍然存在“三信三不信”的选人用人怪论怪象。一是信潜规则不信明规则。“不跑不送，原地不动只跑不送，平级调动又跑又送，提拔重用”的潜规则仍被一些信奉。同时，选人用人过程中客观存在的腐败问题也助长了极少数”找捷径”、“攻偏门”的浮躁情绪。二是信“作秀”不信做事。为拉选票、积累升迁资本，极少部分仍然用“作秀代替做事”，耍花架子，搞门面盆景，沽名钓誉、虚报浮夸，误导考核，以至于产生了“谈匠不如搞匠”的思维误区。三是信资历不信能力。由于论资排辈的惯性影响，年轻滋生熬日子、混资历的消极思想，使得干事创业的锐气受挫，积极进取和开拓创新的精神不强。诸如此类，危害了选人用人的生态源头。
四作风建设欠持久。当前，部分员在作风建设上主要存在“九大问题”。即高高在上，脱离群众坐而论道，自说自话欺上瞒下，弄虚作假急功近利，好大喜功重权轻责，胡乱作为心浮气躁，虎头蛇尾慵懒散漫，不思进取安于现状，得过且过贪图享乐，挥霍浪费。这些问题具体表现为，对上吹吹拍拍、曲意奉承，对下官气十足、颐指气使干事创业“玩空手道”、“练假把式”;宏观布局只顾眼前、不顾长远等等。虽进行了多轮整治，但时有回潮反弹，仍是影响生态的主要问题。
五履职尽责欠担当。少数遇事“难”字当头、“退”字当先，遇到矛盾和问题，上推下卸、左躲右闪，能推则推。有的八面玲珑、四处讨好，当“两面人、老好人”，把“不表态”当法宝，把“打哈哈”当护身符。有的在驻村包点上沉不下去，在督导检查上走马观花，在民主生活上只放礼花，在落实执行上敷衍塞责等。林林总总，一言蔽之，就是在履职尽责不够，担当精神欠佳，在营造良好生态环境中“关键少数”的表率引领作用发挥不够。
二、追本溯源，深入解析影响生态的主要原因
任何问题的形成都有其滋生的土壤，不追本溯源，就不能探因究理、正心固本。综合分析当前我县生态建设的总体状况，主要原因是“五个放松”。
一放松了生活的要求。内生活庸俗化、形式化是导致风、政风变质的重要因素。内生活不经常、不严肃，必然破坏员的免疫系统，削弱的凝聚力和创造力，必将导致学习浮于表面，民主生活流于形式，批评与自我批评的武器难以施展，从而制约内民主的发展。如不提高警惕，严格要求，“批评与自我批评”将变成“表扬与自我表扬”，积极的思想斗争将变成自我赞颂和相互吹捧员，特别是“一把手”也会在“用人一句话”、“花钱一支笔”、“决策一言堂”的错误上渐行渐远，良好生态势必受到损害。
二放松了纪律规矩的尺度。讲纪律，重执行是员安身立命之本。放松纪律规矩的尺度，就必然导致员在思想上的“防腐性”和上的“免疫力”不强就必然使得员在政策规定执行上搞变通、打折扣，让小错误演变成大错误就必然滋长搞“下不为例、变通处理”的心理暗示，从而让员始终走不出“人情”、“关系”的怪圈。纪律松一寸，歪风长一尺。生态和自然生态一样，稍不注意，很容易受到污染，一旦放了纪律规矩的尺度，势必产生生态的恶化效应。
三放松了用人导向的宣传。用人导向决定用人质量，影响用人公信度。如果用人导向错误，就会模糊的努力方向，影响队伍的积极性、主动性、创造性，影响员在群众心目中的形象。就会使“关系升迁论”、“作秀升迁论”、“资历升迁论”等错误思想在员的大脑中潜滋? 四放松了作风建设的力度。生态的核心是作风问题，作风建设永远在路上，必须抓常、抓细、抓长，持续努力、久久为功。如逆水行舟，一篙不可放缓如滴水穿石，一滴不可弃滞。不持之以恒，时紧时松就会使歪风回潮反弹，敷衍扯皮的“推诿风”、萎靡不振的“庸懒风”、麻木不仁的“冷漠风”、华而不实的“漂浮风”、只说不做的“空谈风”。为官不为、为官乱为、以权谋私、“中梗阻”等各种发生在群众身边的不正之风及“四风”问题就会伺机抬头。因此，打好作风建设持久战是构建良好生态的主要因素。 五放松了责任意识的强化。员，特别是在一个地方的生态中居于核心、主导地位，具有源头性、导向性、引领性作用。如放松了对责任担当意识的强化，委落实风廉政建设的主体责任就会大打折扣，纪委执行执纪监督问责也会软弱虚化。就会导致慢作为、不作为、乱作为问题横生，推诿扯皮、敷衍塞责乱象横行，就无法形成求真务实谋发展、勇于担责抓工作的新常态。因此，员只有带头强化责任和担当意识，把反腐倡廉工作抓实，把队伍作风建设抓好，才能真正构建海晏河清的生态。
三、多管齐下，努力构建海晏河清的良好生态
冰冻三尺非一日之寒，祛除顽疾非一日之功。要彻底根除“雾霾”，切断“污染源”，构建山清水秀的生态，须多管齐下，从五个方面着力。
一把牢思想开关“铸魂”。
一是强化理想信念，补精神之钙。净化生态，必须把思想引领摆在首位。因为理想的滑坡是最致命的滑坡，信念的动摇是最危险的动摇。从近年来我县发生的腐败案件看，最根本的问题都是没有拧紧思想“总开关”，而最终坠入腐败深渊的。因此，我们应紧紧抓住思想建设这一根本，时刻为员清神醒脑不断强化性教育这一核心，砥砺锤炼员品格夯实社会主义核心价值观这一基础，切实为员“充电、补钙”。进一步增强道路自信、理论自信、制度自信，自觉筑牢思想上的“防腐墙”，增强上的“免疫力”，从而营造思想意识范畴的良好生态。
二是严肃内生活，扬民主之风。要推动的组织生活制度化、经常化、规范化，使“三会一课”、民主生活会、双重组织生活、民主评议员等制度落在实处，确保组织生活起到“除尘”“过滤”作用，及时阻隔不良风气侵蚀。要严格执行民主集中制，进一步完善民主集中制的各项制度和委议事规则及决策机制，有效防止民主、集中“一头重”，出现决策“一言堂”和各自为政的分散主义现象。要切实用好批评和自我批评这个武器，既“真刀真枪”，“红脸出汗”，又出以公心，帮助同志内省改过、成长进步，从而为净化生态营造好的“气候”环境。
三是增强法治思维，净思想之源。净化生态，必须把加强法治建设作为根本点和着力点。时下，“逆淘汰”、“特权现象”、“地方保护”等生态中的一些“常见病”，从一定意义上讲，是人治思维、专制思维、特权思维在作祟，是法治思维缺失的反映。我们要提教育引导员深刻理解和把握全面依法治国的重大决策部署，自觉学法、尊法、守法、护法，坚守法治理念，树立法治信仰，增强法治意识，营造法治氛围。做到依法办事、照章行事、按程序决策，以法治保障业已构建的良好生态安全。
二推进从严治“强基”。
一是施严教，固化纪律规矩铁观念。充分利用群众路线教育，纪律和规矩集中教育，“”教育及风廉政宣传教育月等活动载体，突出“八项规定”这个聚焦点，狠抓作风教育突出法纪学习这个关键点，狠抓警示教育突出入脑入心这个薄弱点，狠抓廉政文化渗透教育。以引学，考试促学，专家送学等多种形式使纪律规矩教育全覆盖。并通过严纪明规教育，让遵纪守规观念落地生根，使员坚守“底线”、不碰“红线”，自然而然练就过硬作风、养出浩然正气，形成良好生态。
二是立严规，构建常治常严新常态。坚持思想建和制度治紧密结合，将“严”字贯穿立规建制，常治常管始终，形成从严治管的长效机制。并结合县域实际，以惩防体系建设为总揽，以规范资源权、财经权、人事权“三大核心权力”运行为重点，进一步锁紧关键环节、堵住关键漏洞，把制度的笼子扎得更紧、更密、更牢。坚决维护相关规定、制度的严肃性和权威性，强化执行力，始终坚持在制度面前人人平等、执行制度没有例外，不留“暗门”、不开“天窗”，对那些罔顾制度、规定，顶风违纪的人，坚决查处，不搞“下不为例”，以严规严制促进生态进一步优化。
三是强严管，提高遵纪守规自觉性。员在守纪律、讲规矩上既要严于律己、管好自己，更要勇于担当、敢抓敢管，做到亲自抓、主动抓、严格抓、经常抓，不当“老好人”，勇于做“黑包公”。要切实履行“管好班子，带好队”的责任。要加强教育管理力度，做到早提醒、早纠正，及时“拉袖子、扯腿子” 真切的关心和保护员。同时，对出现问题不制止、不查处、不报告的严肃追究责任，真正发挥严抓严管的威力，促使员自觉遵纪守规，做良好生态的坚守者、维护者、建设者。
三匡正用人导向“立标”。
一是坚持标准不走样。严格按照习近平总书记提出的“信念坚定、为民服务、勤政务实、敢于担当、清正廉洁”为标准，坚持德才兼备、以德为先、择优录用，坚决重用那些重实干、肯奉献、形象好、政绩突出的，坚决不用那些不讲原则、不干实事、不愿担当的“老好人”。不让投机钻营者得利，不让买官卖官者得逞，更不让脚踏实地的好吃亏。切实匡正选人用人导向，树立风向标，营造良好的从政环境，从选任的源头，奠下良好生态基础。
二是严格程序不空转。严格执行《政选拔任用工作条例》，严肃任用程序，最大限度地压缩个人意志的影响和自由裁量空间。特别要把好动议提名、考察考核、程序步骤“三关，做到执行政策不走样、履行程序不变通、遵守制度不违规，坚决防止“程序空转”。对拟提拔人选充分酝酿，集体讨论决定，坚决防止“决策一言堂，用人一句话”、表面走程序等问题。对考察，广泛听取意见，力求客观准确掌握实际情况，最大限度地减少带病提拔、带病上岗的不良问题，严防生态“母体”携菌。
三是坚决查纠不手软。建立健全选人用人的问责制，倒逼各级组织特别是主要负责同志切实履行选人用人的把关责任。加强选拔任用工作全过程监督，重点加强对特别是“一把手”的监督，完善群众和社会舆论监督，努力营造公道正派、公平公正的选人用人环境。坚决查纠拉票贿选、买官卖官、跑官要官等违纪行为，不仅要处理当事人，而且要追究责任人，有效预防和治理选人用人不正之风，进一步营造选人用人的良好风气，加速生态优化步伐。
四狠抓作风反腐“除垢”。
一是致力防微杜渐，坚持不懈强化监督。健全监督管理信息，建立纪检、组织、信访、审计等部门对监督管理的信息共享平台，完善廉情档案，全面掌握情况。加强日常监管，注重抓早、抓小，经常性对员进行”体检”，对苗头性倾向性问题早打“预防针”，及时“咬耳朵”“扯袖子”，严防小毛病发展成大问题。增强监管合力，切实发挥短信举报平台作用，建立信访问题联合查办机制，健全和拓宽群众监督渠道，切实筑牢生态的“防护网”。
二是致力弊绝风清，持久深入整治作风顽症。好作风是风清气正生态的标志，想要弊绝风清就必须深入持久地整治作风顽症。通过采取专项整治措施，扎实整治公车私用、违规宴请、带彩娱乐、纪律松弛、为官不为等作风顽症，切实贯彻落实中央八项规定及省市相关意见。通过跟踪督查，严厉查处办事效率低下、小鬼难缠、中梗阻等发生在群众身边的不正之风。通过改进方式，加大明察暗访力度，紧紧盯住“四风”问题的新动向，对那些披上“隐身衣”、躲进“青纱帐”的隐蔽性问题，深挖细查，使之无处遁形。以作风建设的持久性，维护稳固持久的良好生态。
三是致力正本清源，坚定不移惩治贪污腐败。腐败是对生态的最大污染。我们要始终保持惩治腐败的高压态势，坚持“老虎”“苍蝇”一起打，做到有腐必惩、有贪必肃，抓早抓小、快查快结。既坚决查处违纪违法案件，又着力解决发生在群众身边的腐败。要坚决实行“一案双查”，倒逼“两个责任”落实，对发生重大腐败案件和严重违纪行为的地方、部门和单位，既严肃查处当事人，又倒查追究相关人员的责任，使“一案双查”制度在预防和惩治腐败中发挥更大效用。以猛药去疴、重典治乱的决心，强力治污除垢，净化生态。
五强化责任担当“正气”。
一是强化主体责任，扬敢于担当正气。认真贯彻中央关于“两个责任”的重大决定，及时出台关于加强风廉政建设落实委主体责任和纪委监督责任的配套制度，明确责任清单。督促各级政主要与班子成员层层签订《风廉政建设责任书》，并就落实“两个责任”与所辖行政区和部门负责人的开展专题约谈，层层厘清责任，拧紧责任链条。同时，认真落实“一岗双责”等制度，强化对落实责任不到位，履职担当不力问题的追责问责，使员自觉深耕责任田，增强构建良好生态的使命感和担当精神。
二是强化监督责任，扬服务为民正气。坚持从群众利益出发，有利于群众的就坚决支持，不利于群众的就坚决纠正。强化对惠农政策落实、公共资金使用、土地征拆等涉及民利问题的监督强化对群众就业、就医、就学、住房、社会保障以及食品安全等涉及民生方面的监督强化对办事效率低下，服务态度粗暴，吃拿卡要等影响民心问题的监督。切实扬服务为民正气，保障改善民生力度，保障公共投入比例，让人民群众共享改革发展成果，不断提高群众满意度，提升和政府的公信力，使群同心共创良好生态。
三是强化示范引领，扬勤勉忠诚正气。员作为“关键少数”，在生态建设中扮演着重要角色，不仅要带头履职尽责，做责任担当的表率，还要做其他各方面的表率。要通过践行“”，坚持从严治吏，促使员带头严格廉洁自律，转变作风带头坚守原则，依纪依法办事带头坚守正道，弘扬勤勉忠诚正气。让员真正成为社会主义道德的示范者、诚信风尚的引领者、公平正义的维护者，以优良的风促廉洁政风带朴实民风，自然形成河清海晏的良好生态。