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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。
第四章电涡流传感器思考题与习题答案1. 单项选择题1）欲测量镀层厚度，电涡流线圈的激励源频率约为___D___。
而用于测量小位移的螺线管式自感传感器以及差动变压器线圈的激励源频率通常约为___B___。
A. 50~100HzB. 1~10kHzC.10~50kHzD. 50kHz~1MHz2）可以利用电涡流接近开关原理检测出___C___的靠近程度。
A. 人体B. 水C. 黑色金属零件D. 塑料零件3）电涡流探头的外壳用___B___制作。
A.不锈钢B.塑料C.黄铜D.玻璃4）当电涡流线圈靠近非磁性导体（铜）板材后，线圈的等效电感L___C___，调频转换电路的输出频率f___B___。
A. 不变B. 增大C. 减小5）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。
欲测量油管表面和细小裂纹，应选择直径为___B___左右的探头。
A. 0.1mmB. 5mmC. 50mmD. 500mm6）用下图的电涡流方法测量齿数Z=60的齿轮的转速，测得f=400Hz，则该齿轮的转速n等于___A___r/min。
A. 400B. 3600C. 24000D. 60两种测量转速的方法a）电感b）磁电式（电磁感应式）1－被测旋转体（钢质齿轮）2－导磁铁心3－绕组4－永久磁铁5－汽车发动机曲轴转子z－齿数T－传感器输出脉冲的周期2. 用一电涡流式测振仪测量某机器主轴的轴向窜动，已知传感器的灵敏度为25mV/mm。
最大线性范围（优于2.5%）为5mm。
现将传感器安装在主轴的右侧，如图a 所示。
使用计算机记录仪记录下的振动波形如图b所示。
问：电涡流式测振仪测量示意图1）轴向振动a m sin t的振幅a m为____A____。
A. 1.6mmB. 3.2mmC. 8.0mmD. 4.0mm2）主轴振动的基频f是____A____Hz。
A. 50B. 100C. 40D. 204）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静态安装距离l为____B____mm为佳。
电涡流传感器的工作原理
电涡流传感器是一种常用的非接触式测量传感器，它利用了电涡流的原理来实现对物体表面缺陷、形状、尺寸和位置等参数的测量。
其工作原理主要基于电磁感应和涡流效应，通过对被测物体表面感应出的涡流信号进行分析，从而实现对物体参数的测量。
首先，让我们来了解一下电涡流的基本原理。
当导体材料置于交变磁场中时，由于磁感应线的变化，导体内将产生感应电流，这种现象就是电涡流。
电涡流会产生磁场，这个磁场又会影响原来的磁场，从而改变了原来的磁场分布。
利用这种原理，电涡流传感器可以实现对被测物体表面的非接触式测量。
电涡流传感器主要由激励线圈和接收线圈两部分组成。
激励线圈通过交变电流产生交变磁场，而接收线圈则用来感应被测物体表面产生的涡流信号。
当被测物体靠近传感器时，感应出的涡流信号将会影响接收线圈的电压输出，通过对这个电压信号的分析处理，就可以得到被测物体表面的参数信息。
电涡流传感器的工作原理可以简单总结为，激励线圈产生交变磁场，被测物体表面感应出涡流信号，接收线圈感应出涡流信号并输出电压信号，通过对电压信号的分析处理得到被测物体表面参数信息。
电涡流传感器具有许多优点，例如非接触式测量、高精度、高灵敏度、不受被测物体材料影响等特点，因此在工业生产中得到了广泛应用。
它可以用于金属材料的缺陷检测、尺寸测量、位置测量等领域，为工业生产提供了重要的技术支持。
总之，电涡流传感器通过利用电涡流的原理实现了对被测物体表面参数的非接触式测量，具有高精度、高灵敏度等优点，在工业生产中发挥着重要作用。
希望本文对电涡流传感器的工作原理有所帮助，谢谢阅读！。
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。
《自动检测与转换技术》 本书学习特点：(1) 理清理论和应用之间的关系（题型：选择20个，填充15个，判断5个，简答30分，计算5题30分）熟悉以前的考卷，难度和风格基本和以前考卷相似。
着重理论基础，应用也离不开基础，精力要放在基本知识点，应用实例不要花太多时间。
(2) 重要的知识点要背，否则将无法做简答题，重要的知识点会在考卷中反复出现，可能是简答，也可能是选择。
(3) 力争把计算题拿满分(30分)题型和以前不会有太大变化，所用公式基本相同，但所求量和已知量会有所不同。
第一章 检测技术的基本概念 ——1个计算题、1个简答题以及基本概念知识点1、测量的方法 P5 ①按手段分：直接测量、间接测量； ②按是否随时间变化分：静态测量(缓慢变化) 、动态测量(快速变化)；③按显示方式分 模拟测量、数字测量 (07.04填)偏位式测量——如：弹簧秤P6 测量的具体手段 零位式测量——如：天平、用平衡式电桥来测量电阻值均属零位式测量 微差式测量——如：核辐射钢板测厚仪知识点2、测量误差 P8 （计算题一定有）(1) 绝对误差 △＝A x －A 0 A x 为测量值 A 0为真值(2) 相对误差 a 、实际相对误差 γA ＝△/A 0×100%b 、示值相对误差 γx ＝△/A x ×100%c 、满度相对误差 γm ＝△/A m ×100% A m 为量程 A m ＝A max －A min用于判断仪表准确度等级精确度 s ＝│△m /A m │×100P8 * 我国模拟仪表有7种等级：0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0级，其他等级是没有的 P9 例1-1 例1-2 看懂又例：有三台仪表，量程为0～600℃，精度等级2.5级、2.0级、1.5级（仅作例题，实际无2.0级仪表）现需测量500℃左右温度，要求其相对误差不超过2.5%，应选哪只仪表合理？ (07.04计) 解：实际允许误差 △＝500×2.5%＝12. 5℃ 2.5级仪表最大误差 △1＝600×2.5%＝15℃ 2.0级仪表最大误差 △2＝600×2.0%＝12℃ 1.5级仪表最大误差 △3＝600×1.5%＝9℃ 选用2.0级仪表较为合理又例：有一仪表测量范围为0～500℃，重新校验时，发现其最大绝对误差为6℃，问这只仪表可定几级？ (07.04选) (07.04计)解：γm ＝△/A m ×100%＝6/500×100%＝1.2% 该仪表应定为1.5级* P9 (选/判)选用仪表时应兼顾精度等级和量程，通常希望示值落在仪表满度值的2/3以上，选仪表量程为实际值的1.5倍。
