测速三电涡流传感器四霍尔传感器五光纤传感器67页PPT

《电涡流传感器》PPT课 件
电涡流传感器是一种用于测量目标物体电导率、电磁参数等参数的无接触传 感器。本PPT课件将为您介绍电涡流传感器的原理、应用和设计制造等相关内 容。
什么是电涡流传感器？
电涡流传感器是一种利用电涡流效应测量物体电导率或电磁参数的非接触式 传感器。它通过感应电流和涡流之间的相互作用来实现测量。
电涡流原理介绍
电涡流原理是指当导体中有交变电磁场时，产生的涡流会产生磁场，从而对 原交变磁场产生影响，实现了电导率、电磁参数等参数的测量。
电涡流传感器与其他传感器的比较
量方法，不会破坏目标物体表面，适用于高温、高压、腐蚀等 恶劣环境。
高精度和快速响应
电涡流传感器具有较高的精度和快速的响应速度，适用于对物体电导率和电磁参数需要精确 测量的场景。
灵敏度受温度影响
电涡流传感器的灵敏度受温度影响较大，需要进行温度补偿来保证测量的准确性。
电涡流传感器的优点和应用领域
1 高灵敏度
电涡流传感器具有高灵敏度，可用于测量小电导率变化，如金属疲劳检测和材料缺陷检 测。
2 宽测量范围
电涡流传感器的测量范围广，可应用于不同电导率的材料测量，如金属、陶瓷等。
3 工业应用广泛
电涡流传感器的输出方式
电涡流传感器的输出方式可以是模拟输出、数字输出或脉冲输出等。不同的 输出方式适用于不同的应用场景和信号处理需求。
电涡流传感器广泛应用于机床加工、工业自动化、航空航天等领域的电导率、电磁参数 测量。
电涡流传感器的设计与制造
电涡流传感器的设计与制造需要考虑形状尺寸、材料选择、绕组设计等因素。 通过优化设计和制造工艺，可以提高传感器的性能和稳定性。
电涡流传感器的参数测量
电涡流传感器可以测量的参数包括电导率、电磁参数、涡流强度、涡流深度 等。通过测量这些参数可以获取目标物体的相关信息。

等效阻抗与非电量的测量
检测深度的控制：由于存在集肤效应，电涡 流只能检测导体表面的各种物理参数。改变f， 可控制检测深度。激励源频率一般设定在 100kHz~1MHz。频率越低，检测深度越深。
间距x的测量：如果控制上式中的f、、、r不变，
电涡流线圈的阻抗Z就成为间距x的单值函数，这样就 成为非接触位移传感器。
齐平式传感器安装时可以不高出安装 面，不易被损害。
V系列电涡流位移传感器外形（参考浙江洞头开关厂资料）
30.11.2020
齐平式
22
电涡流位移传感器的应用
电涡流探头线圈的阻抗受诸多因素影响， 例如金属材料的厚度、尺寸、形状、电导率、 磁导率、表面因素、距离等，因此电涡流传感 器的应用领域十分广泛，但也同时带来许多不 确定因素，一个或几个因素的微小变化就足以 影响测量结果。所以电涡流传感器多用于定性 测量。 在用作 定 量 测量时，必须采用逐点标 定、计算机线性纠正、温度补补偿等措施。
频率f越高，电涡流的渗透的深度就越 浅，集肤效应越严重。
二、等效阻抗分析
电涡流线圈受电涡流影响时的等效阻抗Z的 函数表达式为：
Z=R+jωL=f（f、、、r、x）
式中的r为表面因子。
检测深度与激励源频率有何关系？
如果控制上式中的f、、、r不变，电涡流
线圈的阻抗Z就成为哪个变量的单值函数？属于 接触式测量还是非接触式测量？
2
电涡流的应用 ——在我们日常生活中经常可以遇到
干净、 高效的 电磁炉
集肤效应
电涡流传感器工作原理:当高频 （100kHz～2MHz）信号源产生的高频电压施 加到一个靠近金属导体附近的电感线圈L1时， 被测导体表面就产生电涡流i2。i2在金属导体 的纵深方向并不是均匀分布的，而只集中在 金属导体的表面，这称为集肤效应。

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接近开关的核心部分是“感辨头”，它必须 对正在接近的物体有很高的感辨能力。在生 物界里，眼镜蛇的尾部能感辨出人体发出的 红外线。而电涡流探头就能感辨金属导体的 靠近。
变化的重复频率，从而测出转轴的转速，若转轴上开
z个槽(或齿)，频率计的读数为f(单位为Hz)，转速按下
式求得：
n 60 f z
3-46
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图3-46 转速测量
(a) 带凹槽转轴
(b) 带凸槽转轴
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（4）安全检测
图3-47 电涡流式通道安全检查门简图
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图3-40 CZF型涡流式传感器的结构图
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这种传感器的线圈与被测金属之间是磁性耦合的，并 利用其耦合程度的变化作为测量值，无论是被测体的 物理性质，还是它的尺寸和形状都与测量装置的特性 有关。作为传感器的测量装置的线圈仅为实际传感器 的一半，而另一半是被测体。
CZF型传感器的性能见表3-1。
限鉴 幅频 器器
功 率
显示器
放
大 器
记录仪
并联谐振回路的谐振频率为 f 1
2 LC0
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当电涡流线圈与被测体的距离x改变时，电感量 L随之改变，引起LC振荡器的输出频率改变， 此频率可直接用计算机测量。用模拟仪表显示， 必须用鉴频器，将频率f转换为电压U。
5、电涡流传感器的应用
（1）位移测量 某些旋转机械，如高速旋转的汽轮机对轴向位移的 要求很高。当汽轮机运行时，叶片在高压蒸气推动 下高速旋转，它的主轴承受巨大的轴向推力。若主 轴的位移超过规定值时，叶片有可能与其他部件碰 撞而断裂。利用电涡流原理可以测量汽轮机主轴的 轴向位移、电动机轴向窜动等。电涡流轴向位移监 测保护装置电涡流探头的安装如图4—44所示。

汽车电子
总结词
传感器在汽车电子中发挥重要作用，提高车 辆安全性能和驾驶体验。
详细描述
现代汽车中，传感器被广泛应用于发动机控 制、底盘控制、车身控制等系统中。通过使 用传感器，车辆可以实现燃油喷射、点火时 刻控制、刹车防抱死等复杂的功能。同时， 传感器还为驾驶者提供诸如车速、转速、水 温等实时信息，帮助驾驶者更好地掌握车辆
将传感器输出的信号通过数据采集系统进行 采集，并将其转换为计算机能够处理的数字 信号。
数据处理
采集到的数字信号需要进行数据处理，包括 数据分析和处理、数据存储和检索等，以便 得到有用的信息和结果。
04
传感器在自动化中的应用
工业自动化
要点一
总结词
传感器在工业自动化中应用广泛，提高生产效率和产品质 量。
05
传感器的发展趋势与挑战
新材料与新技术的应用
纳米材料
随着纳米材料的发展，传感器正朝着纳米级精度和灵 敏度的方向发展，提高传感器的响应速度和准确性。
新型传感器材料
新型传感器材料如碳纳米管、石墨烯等具有优异的物理 、化学性能，为传感器设计提供了更多的选择和可能性 。
智能化与微型化趋势
智能化
智能化传感器能够通过算法和数据处理技术对感知数据进行处理、分析和解释，提高传感器输出的准确性和可靠 性。
压电式传感器
总结词
高精度、响应快、适合动态测量
详细描述
压电式传感器利用压电效应原理，通过检测压电材料的电压变化来检测物理量，如压力、加速度等。 由于其具有高精度、响应快、适合动态测量等优点，因此在振动、冲击、噪声等测量领域得到广泛应 用。
磁性传感器
总结词
高灵敏度、宽测量范围、易于实现小型化和集成化

区别
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铁磁材料裂纹检测
N
S
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三、霍尔接近传感器和接近开关
在霍尔器件背后偏置一块永久磁体，并将它们和相应的处 理电路装在一个壳体内，做成一个探头，将霍尔器件的输 入引线和处理电路的输出引线用电缆连接起来，构成霍尔 接近传感器。 霍尔线性接近传感器主要用于黑色金属的自控计数，黑色 金属的厚度检测、距离检测、齿轮数齿、转速检测、测速 调速、缺口传感、张力检测、棉条均匀检测、电磁量检测、 角度检测等。
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❖ (2)电动车到达B点以后进人“弯道区”，沿 圆 弧引导线到达C点。C点下埋有边长为 15cm的正方形薄铁片，要求电动车到达C点 检测到薄铁片后在C点处停车5秒，停车期间 发出断续的声光信息; (3)电动车在光源的引导下，通过障碍区进人 停车区并到达车库。电动车必须在两个障碍 物之间通过且不得与其接触; (4)电动车完成上述任务后应立即停车。停车 后，能准确显示电动车全程行驶时间。
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5
【电涡流传感器应用】
一：电涡流涂层厚度仪
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6
电涡流涂层厚 度仪原理
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7
二、电涡流式通道安全检查门
安检门的内部设置有发射线
圈和接收线圈。当有金属物体通
过时，交变磁场就会在该金属导
体表面产生电涡流，会在接收线
圈中感应出电压，计算机根据感
应电压的大小、相位来判定金属
霍尔接近传感器的外形图
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当磁性物件移近霍尔开关时，开关检测面上的霍尔元件因产生霍尔效应 而使开关内部电路状态发生变化，由此识别附近有磁性物体存在，进而 控制开关的通或断。这种接近开关的检测对象必须是磁性物体。 霍尔接 近开关主要用于各种自动控制装置，完成所需的位置控制，加工尺寸控 制、自动计数、各种计数、各种流程的自动衔接、液位控制、转速检测 等等。霍尔开关具有无触电、低功耗、长使用寿命、响应频率高等特点， 内部采用环氧树脂封灌成一体化，所以能在各类恶劣环境下可靠的工作。

中的性能。
阶跃响应
传感器对阶跃输入信号的响应 特性，反映传感器的动态跟踪
能力。
阻尼比
描述传感器动态系统阻尼特性 的参数，影响传感器的动态稳
定性。
固有频率
传感器动态系统的固有振动频 率，反映传感器对动态信号的
响应速度。
环境适应性指标评价
温度稳定性
传感器在不同温度下的输出稳 定性，反映传感器对温度变化
降低传感器制造成本，提高可靠性和 寿命是当前面临的挑战。
未来发展感器研究
探索新型传感材料，提高传感器的灵敏度 和响应速度。
借鉴生物感知机制，研发仿生传感器，拓 展应用领域。
多传感器融合技术
智能化传感器网络
利用多传感器融合技术，提高测量精度和 可靠性。
构建智能化传感器网络，实现传感器之间 的协同工作和自组织能力。
、电阻等。
测量电路对转换元件输出的电信 号进行放大、滤波、转换等处理 ，以便于后续的数据采集、传输
和处理。
信号转换与处理
信号转换
将传感器输出的模拟信号转换为数字信号，以便于计算机等数字设备进行处理。常见的信 号转换方式有A/D转换和V/F转换等。
信号处理
对传感器输出的信号进行放大、滤波、线性化等处理，以提高信号的信噪比和抗干扰能力 。常见的信号处理方式有放大电路、滤波电路和线性化电路等。
分类
根据输入物理量可分为温度传感器、压力传感器、位移传感器、速度传感器、 加速度传感器、光线传感器等。
发展历程及现状
发展历程
传感器的历史可以追溯到20世纪初，当时主要应用于军事领域。随着科技的不断进步，传感器逐渐应 用于民用领域，如工业自动化、环境监测、医疗设备等。近年来，随着物联网、人工智能等技术的快 速发展，传感器技术也取得了巨大的进步。

传感器课件--4电涡流传感器
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
谢谢

原理。
例题：（新教材 2003天津理综）如图，当电键K断开时，用光
子能量为的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零。合上电键，
调节滑线变阻器，发现当电压表读数小于时，电流表读数仍不为零；
当电压表读数大于或等于时，电流表读数为零。由此可知阴极材料
的逸出功为 (
)
A
A. 1.9eV B. 0.6eV
解：反向截止电压为，
解：a=2kS/m
10
0
10
∴ S=ma/2k
U=U0 Rx / R = U0 S / L
P
=maU0 / 2kL
U
=mU0 a / 2kL∝a
U0
（3）测 力
例题：（风力测定仪）如图所示为一种测定风作用力的仪器原
理图，图中P为金属球，悬挂在一细长裸金属丝下面，O是悬挂点， R0是保护电阻，CD是水平放置的光滑电阻丝，与悬挂小球的细金 属丝始终保持良好接触，无风时细金属丝与电阻丝在C点接触，此 时电路中的电流为I，有风时细金属丝将偏转一角度θ（θ与风力大 小有关），细金属丝与电阻丝在C/点接触，已知风力方向水平向左， OC=h，CD=L，球的质量为M，电阻丝单位长度的电阻为k，电源 内电阻和细金属丝电阻均不计，金属丝偏转θ角时，电流表的示数
1、干簧管 是一种能感知磁场的传感器 2、光敏电阻 电阻随光照的增强而减小 （半导体材料） 3、热敏电阻 一般随温度升高电阻减小 （半导体材料） 4、金属热电阻 温度升高电阻增大 5、电容式位移传感器 6、霍尔元件
如图所示，R1为定值电阻，R2为热敏电阻， L为小灯泡，当温度降低时（ C ）
A、R1两端的电压增大 B、电流表的示数增大 C、小灯泡的亮度变强 D、小灯泡的亮度变弱

实验一 金属箔式应变片传感器
二、实验设备
1、直流稳压电源——本实验将开关打到±4V 2、电桥 3、信号处理电路——差动放大器，将增益旋到最大值 4、双平行振动梁和测微头 5、一片应变片 6、F/V表——本实验将开关打到2V档
安全与环境工程系 Safety and Environmental Engineering Department
实验二
第一部分：气敏传感器（MQ3）实验 一、实验目的与要求
1、了解气敏传感器的特性
2、学习气敏传感器的应用
安全与环境工程系 Safety and Environmental Engineering Department
实验二
第一部分：气敏传感器（MQ3）实验
二、实验原理
在工业生产中，在日常生活中， 人们广泛使用气敏元件来进行各种气 体的检测，以确保生产和生命的安全， 在本实验中运用MQ3酒精传感器为 例，它可检测酒精的浓度。其原理是 当传感器表面吸附有被测酒精气体时， 其接触界面的导体电子会比例的发生 变化，从而使气敏元件的电阻随气体 的浓度变化，这种反应是可逆的，因 此可重复使用。为使反应速度加快， 通常需对气敏元件进行加热，如图 30-1为其特征图。
实验一 金属箔式应变片传感器
三、实验电路图及其电路工作原理.
1、电路原理图
电桥
R3
+4V R1 R2
R1 Rx
直流稳压电源 W1 r
(2)
(11) +
W1
R2 R3
差放 F/V表
W2
-4V
电桥平衡网络
W1 W2
图1
2、电路工作原理
本实验R1、R2及R3为阻值 相等的精密电阻，阻值为350欧， Rx为应变片也为350欧，应变 系数为2，它们按图构成一个电 桥，r和w组成电桥平衡，当Rx 受外力作用发生形变，而引起 Rx的阻值发生变化，引起2端 和11端的电压发生差值，这个 差值送入差动放大器进行放大， 直流电压表读数。

图6-9 电涡流式传感器接地安装图
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6.3 电容式位移检测方法
平行极板电容器的电容为 （6-4）
式中，C为电容量；ε为极板介质的介电常数；S 为极板面积；d为极板J间距离。在介电常数ε和S 一定的情况下，极板距离与电容量成反比。因此 可将一块极板固定，另一块极板与被测物体相连， 那么被测物体的位移使得极板距离变化，
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轴向位移时，传感器的输出电压与轴向位移成比例。 当位移值超过规定的允许值时，传感器的输出电 压可控制报警电路发出报警信号。
本章重点介绍广泛应用于大型转动设备(如汽轮 机、压缩机等)轴位移、轴振动测量仪表—“电涡 流式传感器”
6.2.2 高频反射式电涡流传感器
这种传感器的结构很简单，主要由一个固定在 框架上的扁平线圈组成。线圈可以粘贴在框架的 端部，也可以绕在框架端部的槽内。图6-4为某 种型号的高频反射式电涡流传感器。
图6-4 高频反射式电涡流传感器
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6.2.1 原理与特性
如下图6-2所示，一个扁平线圈置于金属导体附 近，当线圈中通有交变电流I1时，线圈周围就产 生一个交变磁场H1。置于这一磁场中的金属导体 就产生电涡流I2，电涡流也将产生一个新磁场H2， H2与H1方向相反，因而抵消部分原磁场，使通电 线圈的有效阻抗发生变化。