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自动检测技术(化工版）教案：第四章电涡流式传感器➢教学要求1．了解电涡流效应和等效阻抗分析。
2．熟悉电涡流探头结构和被测体材料、形状和大小对灵敏度的影响。
3．熟悉电涡流式传感器的测量转换电路。
4．掌握电涡流式传感器的应用。
5．掌握接近开关的分类和特点。
➢教学手段多媒体课件、各种电涡流传感器演示➢教学课时3学时➢教学内容：第一节电涡流传感器工作原理一、电涡流效应（演示）从金属探测器的探测过程导出电涡流传感器的电涡流效应。
从金属探测器的结构来说明图4-1电涡流传感器工作原理。
二、等效阻抗分析图4-1中的电感线圈称为电涡流线圈。
分析它的等效电路：一个电阻R和一个电感L 串联的回路。
电涡流线圈受电涡流影响时的等效阻抗Z的函数表达式（分析其实际价值）Z=R+jωL=f（i1、f、μ、σ、r、x）（4-1）结论：电涡流线圈的阻抗与μ、σ、r、x之间的关系均是非线性关系，解决方法：必须由微机进行线性化纠正。
第二节电涡流传感器结构及特性一、电涡流探头结构（实物演示）电涡流传感器的传感元件是一只线圈，俗称为电涡流探头。
线圈结构：用多股较细的绞扭漆包线（能提高Q值）绕制而成，置于探头的端部，外部用聚四氟乙烯等高品质因数塑料密封，（图4-2）。
CZF-1系列电涡流探头的性能：表4-1 CZF-1系列传感器的性能提问：请同学由上表分析得出结论：探头的直径越大，测量范围就越大，但分辨力就越差，灵敏度也降低。
二、被测体材料、形状和大小对灵敏度的影响线圈阻抗变化与哪些因素有关：金属导体的电导率、磁导率等。
第三节测量转换电路（简单介绍调幅式和调频式测量转换电路。
）一、调幅式电路调幅式：以输出高频信号的幅度来反映电涡流探头与被测金属导体之间的关系。
图4-3：高频调幅式电路的原理框图。
调幅式缺点：电压放大器的放大倍数的漂移会影响测量精度，必须采取各种温度补偿措施。
二、调频式电路联系收音机，说明所谓调频式就是将探头线圈的电感量L与微调电容C0构成LC振荡器，以振荡器的频率f作为输出量。
实验四电涡流传感器实验一、实验目的了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性，了解不同的被测体材料对电涡流传感器性能的影响。
二、实验仪器电涡流传感器、铁圆盘、铜圆盘、两个不同尺寸的铝盘，电涡流变换器、测微头、数显直流电压表；三、实验原理通过高频电流的线圈产生磁场（高频电流产生电路可参照图4-1），当有导电体接近时，因导电体涡流效应产生涡流损耗，从而使线圈两端电压发生变化。
涡流损耗与导电体离线圈的距离有关，因此可以进行位移测量。
图 4-1电涡流变换器原理图涡流效应与金属导体本身的电阻率和磁导率有关，因此不同的材料就会有不同的性能。
在实际应用中，由于被测体的材料、形状和大小不同会导致被测体上涡流效应的不充分，会减弱甚至不产生涡流效应，因此影响电涡流传感器的静态特性，所以在实际测量中，往往必须针对具体的被测体进行静态特性标定。
四、实验内容与步骤（1）位移特性实验1．按图4-2 安装电涡流传感器。
图4-2 电涡流传感器安装示意图2．在测微头端部固定上铁质金属圆盘，作为电涡流传感器的被测体。
调节测微头，使铁质金属圆盘的平面贴到电涡流传感器的探测端，固定测微头,涡流传感器连接线接至相应的电涡流插座中。
3．按图4-3，将底面板上电涡流传感器连接到涡流变换器上标有“”的两端，涡流变换器输出端接直流数显电压表。
电压表量程切换开关选择20V 档。
图4-3 电涡流传感器接线图4．打开实验台直流电源开关，记下直流电压表读数，然后每隔0.2mm读一个数，直到输出几乎不变为止。
将结果列入下表4-1。
（2）被测体材质、面积大小对电涡流传感器的特性影响实验1．将电涡流传感器安装到传感器固定架上。
2．重复电涡流位移特性实验的步骤，将铁质金属圆盘分别换成铜质金属圆盘和铝质金属圆盘。
金属圆盘紧贴电涡流传感器探头时，输出电压铁<铜<铝。
将实验资料分别记入下面表4-2、表4-3。
表4-2 铜质材料3．重复电涡流位移特性实验的步骤，将被测体换成比体积较小的铝质被测体，将实验数据记入下表4-4。
电涡流传感器的原理及应用一、电涡流传感器的原理电涡流传感器（电涡流探测器，Eddy Current Sensor，ECS）是一种基于电涡流原理的在线实时测定仪器。
它利用的原理是，当在一个电磁介质中产生电磁场时，电流会在介质中流动产生电涡流，电涡流的流动方向及大小受介质的性质和电磁场强度的影响，而这些变化则反映出物体的变化。
电涡流传感器，全称Eddy Current Sensor，是一种非接触式的电磁传感器，它大多用于测量内部和表面的特性非常好的金属材料，也可以用于测量金属孔道内部的特性，它非常容易安装在设备上而且具有噪声抑制功能，可以用于测量各种形状的物体，它可以把一个对象转换成电信号，并且可以监测其变化。
电涡流传感器是一种可用于在线测量和检测金属材料和金属表面的电磁测量仪器，它利用在磁介质沿磁次中的电阻（电导）变化而发出信号，从而实现对金属表面形状及组成的测量。
电涡流传感器有很多种类，如抗聚焦传感器，分解焦点传感器，曝光传感器，轨迹传感器，缝隙传感器，缺陷检测传感器等。
电涡流传感器的基本原理是利用电磁感应原理，在电磁介质中产生一个被称为涡流的微小电流，并利用涡流形成的电磁场来检测物体的变化。
具体来说，当在电磁介质中产生一个电磁场时，电流在介质中流动，这些电流构成了电涡流，电涡流的流动方向及大小受介质的性质和电磁场强度的影响，而这些变化则反映出物体的变化。
二、电涡流传感器应用1、缝隙检测电涡流传感器可以用于测量金属缝隙的大小，缝隙是指一个金属件上不规则的空洞。
电涡流传感器的安装通常放在缝隙的一端，通过检测缝隙的大小，进而可以检测到另一端的特性。
2、缺陷检测电涡流传感器可以用于检测金属材料内部的缺陷，可以检测到金属材料的裂纹、气孔等缺陷，即使这些缺陷细微，也可以被电涡流传感器检测到。
3、表面形貌检测电涡流传感器可以用于测量金属表面形貌，即金属表面的凹凸、高低等等，这对于精细化加工非常重要，可以帮助提高最终产品的精度。
