第四章电涡流传感器
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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。
电涡流传感器的工作原理
电涡流传感器是一种非接触式的测量传感器,它利用电涡流效应来检测目标物体的位置、形状和材料特性。
其工作原理如下:
1. 电涡流效应:当一个导体材料处于磁场中,通过导体的磁感应线圈,会形成一个环流在导体中流动。
这种环流被称为电涡流。
电涡流会在导体内部产生电阻,导致能量损失和热量产生。
2. 磁场感应:电涡流传感器通过磁感应线圈产生一个交变磁场。
当材料靠近传感器时,磁场感应到目标物体,并且导致目标物体内部也产生电涡流。
3. 电涡流的影响:目标物体产生的电涡流会改变传感器线圈的电感值和电阻值,从而影响传感器的输出信号。
这种改变与目标物体的特性(如电导率、导电材料的尺寸和形状等)相关。
4. 信号检测:传感器将输出信号传递给信号处理器,通过测量电感和电阻的变化来确定目标物体的位置、形状和材料特性。
总的来说,电涡流传感器通过感应目标物体内部的电涡流来检测目标物体的特性。
通过分析和处理传感器输出的信号,可以实现对目标物体的测量。
电涡流传感器结构电涡流传感器是一种常用的非接触式传感器,它利用电涡流效应来测量物体的位置、速度和形状等参数。
本文将从电涡流传感器的结构、工作原理和应用领域等方面进行详细介绍。
一、电涡流传感器的结构电涡流传感器的主要部件包括传感器头、激励线圈、接收线圈和信号处理电路等。
1. 传感器头:传感器头是电涡流传感器的核心部件,它通常由铜或铝制成。
传感器头的外形多为圆柱形,底部设置了一个槽口,用于安装激励和接收线圈。
2. 激励线圈:激励线圈通过通电产生交变磁场,激励物体产生电涡流。
激励线圈通常由多层绕组构成,以增强磁场的强度和稳定性。
3. 接收线圈:接收线圈用于检测物体产生的电涡流,并将其转化为电信号。
接收线圈通常与激励线圈相互独立,但它们之间的距离很近,以提高传感器的灵敏度和响应速度。
4. 信号处理电路:信号处理电路对接收到的电信号进行放大、滤波和解调等处理,以获得准确的测量结果。
信号处理电路通常由模拟电路和数字电路组成,可以根据不同的应用需求进行设计。
二、电涡流传感器的工作原理电涡流传感器的工作原理基于电磁感应和电涡流效应。
当激励线圈通电时,会在传感器头附近产生一个交变磁场。
当传感器头靠近导电物体时,物体内部会感应出一个感应电流,即电涡流。
这个电涡流的方向和大小与物体的导电性、形状和相对速度等因素有关。
接收线圈检测到电涡流的变化,并将其转化为电信号。
信号处理电路对接收到的电信号进行处理,得到物体的位置、速度和形状等参数。
三、电涡流传感器的应用领域电涡流传感器广泛应用于工业自动化、航空航天、汽车制造、医疗设备等领域。
1. 位移测量:电涡流传感器可用于测量物体的位移,如测量机械零件的偏心量、轴向位移等。
2. 速度测量:电涡流传感器可以测量物体的速度,如测量转子的转速、涡轮的叶片速度等。
3. 形状测量:电涡流传感器可以测量物体的形状,如测量管道的弯曲程度、板材的变形等。
4. 材料检测:电涡流传感器可以用于检测材料的导电性和缺陷,如检测金属管道的腐蚀程度、焊接接头的质量等。
电涡流传感器的原理
电涡流传感器是一种常用于测量金属表面缺陷和非磁性金属材料厚度的传感器。
其原理基于电涡流的产生和检测。
电涡流是一种由导体中感应电流产生的涡流,当导体表面处于变化的磁场中时,就会产生电涡流。
利用这种现象,可以通过测量电涡流的强度和频率来获得有关被测物体的信息。
电涡流传感器通常由一个线圈和一个交流电源组成。
当电流通过线圈时,会产生一个变化的磁场。
如果将这个线圈放置在一个金属表面附近,金属表面就会感应出电涡流。
这些电涡流会改变线圈的电流,从而可以通过测量线圈的电流变化来获取金属表面的信息。
通过改变线圈的频率和幅度,可以实现对不同金属材料和不同表面缺陷的检测。
电涡流传感器可以检测金属表面的裂纹、腐蚀、氧化等缺陷,还可以测量金属材料的厚度、导电性等参数。
由于电涡流传感器无需直接接触被测物体,所以可以实现非接触式的测量,避免了对被测物体的损坏。
电涡流传感器广泛应用于航空航天、汽车制造、金属加工等领域。
在航空航天领域,电涡流传感器可以用于检测飞机表面的裂纹和腐蚀,确保飞机的安全飞行。
在汽车制造领域,电涡流传感器可以用于检测汽车发动机的缸体和活塞的表面缺陷,提高汽车的质量和性能。
在金属加工领域,电涡流传感器可以用于测量金属材料的厚度
和导电性,保证产品质量。
总的来说,电涡流传感器利用电涡流的产生和检测原理,实现了对金属表面缺陷和非磁性金属材料厚度的高精度测量。
它具有非接触式测量、高灵敏度、高精度等优点,被广泛应用于各个领域,发挥着重要作用。
第四章电涡流传感器及答案(总
1页)
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第四章电涡流传感器习题
一.选择丿
1、电涡流接近开关可以利用电涡流原理检测出_c ________ 的靠近程度。
A.人体
B.水
C.黑色金属零件
D.塑料零件
2、电涡流探头的外壳用—B _____ 制作较为恰当。
A.不锈钢 B •塑料 C •黄铜 D •玻璃
3、当电涡流线圈鼎近非磁性导体(铜)板材后,线圈的等效电感
L—C ______ ,调频转换电路的输出频率/_B _________ o
A.不变
B.增大
C.减小
4、欲探测埋藏在地下的金银财宝,应选择直径为_D ______ 左右的电涡流探头。
A. B. 5mm C. 50mm D. 500mm
三、问答题
用一电涡流式测振仪测量某机器主轴的轴向窜动,已知传感器的灵敬度为
mm。
最大线性范围(优于1%)为5mm。
现将传感器安装在主轴的右侧,使用高速记录仪记录下的振动波形如下图所示。
图电涡流式测振仪测量示意图
问:1、轴向振动Qm sin t的振幅Qm为多少
2、主轴振动的基频f是多少
3、为了得到较好的线性度与最大的测量范围,传感器与被测金属的安装距离/为多少毫米为佳
解:1>答:振幅a m= 16mm
2. 答:基频戶50Hz。
3、答:安装距离/为B=。
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。