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第四章电涡流传感器PPT课件

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《电涡流传感器》课件

《电涡流传感器》课件
《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。

传感器4电涡流传感器精品PPT课件

传感器4电涡流传感器精品PPT课件

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。

传感器课件--4电涡流传感器83页PPT

传感器课件--4电涡流传感器83页PPT
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

《电涡流传感器应用》ppt课件

《电涡流传感器应用》ppt课件

电动机转速丈量
四、镀层厚度丈量
由于存在集肤效应，镀层或箔层越薄，电涡流越 小。丈量前，可先用电涡流测厚仪对规范厚度的镀层 和铜箔作出“厚度-输出〞电压的标定曲线，以便丈 量时对照。
电涡流涂层厚度仪
电涡流涂层 厚度仪原理
丈量金属镀层或绝缘层厚度
丈量金属 镀层或绝缘层 厚度的计算方 法有何区别？
位移丈量仪
位移丈量包含：
偏心、间隙、 位置、倾斜、弯曲、 变形、挪动、圆度、 冲击、偏心率、冲 程、宽度等等。来 自不同运用领域的 许多量都可归结为 位移或间隙变数化显。位移丈量仪及探头
4~20mA电涡流位移传感器外形 〔参考德国图尔克公司资料〕
齐平式电涡流位移传感器外形〔参考德国 图尔克公司资料〕
安检门演示
当有金属物体穿 越安检门时报警
六、电涡流外表机
〔参考无锡市通 达滚子资料〕
滚子涡流探伤机 是由计算机控制的轴 承滚子外表微裂纹探 伤的公用设备，可探 出深 30μm的外表微小 裂纹。
手提式探伤仪外形 〔参考厦门爱德华检测设备资料〕
掌上型 电涡流 探伤仪
调频法丈量振动的波形
振动丈量
丈量悬臂梁的 振幅及频率
汽轮机叶片测试
三、转速丈量
假设转轴上开z 个槽(或齿)，频率计的读数为f〔单位为 Hz〕，那么转轴的转速n〔单位为r/min〕的计算公式为
n 60 f z
各种丈量转速的传感器及其与齿轮的相对位置
齿轮转速丈量
例： 以下图中，设齿数z =48，测得频率 f=120Hz，求该齿轮的转速n 。
间距
位移的标定方法
运用千分尺，逐一对照丈量电路的输 出电压及数显表读数，列出对照表，存入 计算机，从而到达线性化的目的。

传感器课件 第四章.

传感器课件 第四章.
4
2. 等效电路
电涡流传感器的空心线圈可看作变压器的初级线圈L1 ，金属导体中涡 流回路视作变压器次级L2 。当对线圈L1施加交变激励信号时，则在线圈周 围产生交变磁场，环状涡流L2也产生交变磁场。其方向与线圈L1产生磁场方 向相反，因而抵消部分原磁场，线圈L1和环状涡流L2之间存在互感M，M大 小取决于导体和线圈之间的距离 x 。根据基尔霍夫定律可列出如下方程组 线圈
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6. 接近开关
接近开关又称无触点行程开关。它能在一定的距离（几毫米至几 十毫米）内检测有无物体靠近。当物体与其接近到设定距离时，就可 以发出“动作 ”信号。接近开关有电感式、电容式、磁性干簧开关式 （干簧管）、霍尔式、光电式、微波式 、超声波式等，其中电感式接 近开关就是利用电涡流现象。 接近开关的特点：
接近开关与被测物不接 触、不会产生机械磨损和疲 劳损伤、工作寿命长、响应 快、无触点、无火花、无噪
声、防潮、防尘、防爆性能较好、输出信号负载能力强、体积小、安 装、调整方便；缺点是触点容量较小、输出短路时易烧毁。
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目前除有各种通用产品之外，在带有 上下限报警或位式调节的动圈仪表里，普 遍采用高频线圈和指针上的铝片接近后发 出信号的方式工作，它就是电涡流式接近 开关的应用实例之一。 图中是两个按印刷电路工艺制作的平 面线圈，互相对置并串联起来，中间留有 缝隙。当铝片进入缝隙后，线圈的电感就 会减少。 将平面线圈改为单个，即为电感式接近开关。
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三、电涡流式传感器的应用
电涡流探头线圈电感量的大小，与被测物形状、尺寸、电导率、 导磁率、表面因素、距离等有关。如果仅改变一个参数而保持其它 参数不变，就可把该参数的变化转换为电感量L的变化。因此电涡流 传感器广泛应用于对位移、振动、速度、应力、材料表面镀层厚度、 表面损伤、表面温度、表面硬度、材料型号、电解质浓度等进行非 接触式连续测量。 涡流探头图片

传感器电涡流重点PPT课件

传感器电涡流重点PPT课件
一次仪表与 4~20mA二线 制输出方式
压力变送器已经将传感器与信号处 理电路组合在一个壳体中，这在工业中 被称为一次仪表。一次仪表的输出信号 可以是电压，也可以是电流。由于电流 信号不易受干扰，且便于远距离传输 （可以不考虑线路压降），所以在一次 仪表中多采用电流输出型。
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第四章：第五节 接近开关简介
接近开关又称无触点行程开关。 它能在一定的距离（几毫米至几十毫 米）内检测有无物体靠近。当物体与 其接近到设定距离时，就可以发出 “动作”信号。
接近开关的核心部分是“感辨头”， 它对正在接近的物体有很高的感辨能力。
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接近开关外形
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接近开关外形
电涡流涂层厚 度仪原理
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电涡流涂层厚度仪
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电涡流表面探伤
手持式裂纹测量仪
见教材P68-69
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油管探伤
系统的最大特点是非接触测量，不磨损探 头，检测速度可达每秒十几米。对机械系 统稍作改造，还可用于轴类、滚子类的缺 陷检测。
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频率 计 f-V 电压 表
R1 R2 C1
R3 V1 C2
R4 C3
C4R5
C6 V2 C5
R6
L1
Vcc
f
L(x) C
(b)
调频式测量电路 (a) 测量电路框图； (b) 振荡电路
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电涡流传感器的应用
一、位移测量
电涡流位移传感器是一种输出为模拟电压的电子 器件。接通电源后，在电涡流探头的有效面（感应工 作面）将产生一个交变磁场。 当金属物体接近此感 应面时，金属表面将吸取电涡流探头中的高频振荡能 量，使振荡器的输出幅度线性地衰减，根据衰减量的 变化，可地计算出与被检物体的距离、振动等参数。 这种位移传感器属于非接触测量，工作时不受灰尘等 非金属因素的影响，寿命较长，可在各种恶劣条件下 使用。

电涡流传感器教学课件

电涡流传感器教学课件

电涡流传感器的发展趋势与
06
未来展望
技术创新与改进
微型化设计
多功能化
随着微电子和纳米技术的发展，电涡 流传感器的尺寸逐渐减小，具有更高 的灵敏度和空间分辨率。
开发具有温度、压力、位移等多参数 测量能力的电涡流传感器，满足复杂 环境下的应用需求。
智能化技术
集成化、智能化的电涡流传感器能够 实现自校准、自诊断和自适应调整等 功能，提高测量精度和可靠性。
THANKS
感谢观看
当金属材料振动或位移时，其表面电涡流的强度 02 和相位会发生变化，通过测量这些变化，可以获
得金属材料的振动或位移信息。
该方法具有高灵敏度、高分辨率和高动态范围的 03 特点，广泛应用于机械、航空和航天等领域的振
动和位移测量。
液位与流量测量
电涡流传感器也可以用于液位和流量的测量。
01
输标02入题
在液位测量中，当电涡流传感器靠近液面时，由于液 体的导电性，会在液面产生电涡流，通过测量电涡流 的强度和变化规律，可以确定液位的高度。
用途
电涡流传感器广泛应用于材料检测、无损检测、自动化 控制等领域，如金属材料的厚度测量、表面裂纹检测、 气瓶压力检测等。
优缺点分析
优点
电涡流传感器具有非接触、高精度、高分辨率和高可靠性等优点，能够实现快速、准确地测量 和检测。
缺点
电涡流传感器对于导电率、磁导率和温度等参数敏感，对于不同材料和表面状态的物体，需要 进行校准和调整，同时其测量范围较小，难以测量较大尺寸的物体。
分辨率
传感器能够分辨出的最小变化量，通常以百分比 或相对于满量程的数值表示。分辨率越高，传感 器能够检测到的最小变化越小。
频率响应与带宽
频率响应
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29.09.2020
*
高频电 流通过励磁 线圈，产生 交变磁场， 在铁质锅底 会产生无数 的电涡流， 使锅底自行 发热，烧开 锅内的食 物。
8
第二节 电涡流传感器结构及特性
交变磁场
电涡流探头外形
电涡流探头内部结构
1—电涡流线圈 2—探头壳体 3—壳体上的位置调节螺纹 4—印制线路板 5—夹持螺母 6—电源指示灯
29.09.2020
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齐平式电涡流位移传感器外形（参考德国图尔克公司资料）
齐平式传感器安装时可以不高出安装面，不易被损害。
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V系列电涡流位移传感器外形（参考浙江洞头开关厂资料）
29.09.2020
齐平式
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V系列电涡流位移传感器性能一览表
（摘自洞头开关厂资料）
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26
某V系列电涡流位移传感器的机械图
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27
四线制电涡流位移传感器的接线说明
该位移传感器同时具备两种动作输出状态，用 户可选择从高电压向低电压转变、和从低电压向高 电压转变两种方式，分别称为NPN和PNP输出模式， 俗称为常开输出或常闭输出模式。
29.09.2020
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28
电涡流位移传感器的应用
变，电涡流线圈的阻抗Z就成为间距x的单值函数，这 样就成为非接触地测量位移的传感器。
多种用途：如果控制x、i1、f不变，就可以用来检
测与表面电导率有关的表面温度、表面裂纹等参数， 或者用来检测与材料磁导率有关的材料型号、表面硬
度等参数。
29.09.2020
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6
电磁炉内部的励磁线圈
电磁炉的工作原理
7—阈值指示灯 8—输出屏蔽电缆线 9—电缆插头
29.09.2020
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10
CZF-1系列传感器的性能
分析上表请得出结论：
探头的直径与测量范围及分辨力之间 有何关系？
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11
大直径电涡流探雷器
29.09.2020
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第三节 测量转换电路
一、调幅式（AM）电路
石英振荡器产生稳频、稳幅高频振荡电压(100kHz~1MHz） 用于激励电涡流线圈。金属材料在高频磁场中产生电涡流，引
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18
本章作业： P75：2、6、7
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
19
休息一下
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第四节 电涡流传感器的应用
一、位移测量
电涡流位移传感器是一种输出为模拟电压的电子 器件。接通电源后，在电涡流探头的有效面（感应工 作面）将产生一个交变磁场。 当金属物体接近此感 应面时，金属表面将吸取电涡流探头中的高频振荡能 量，使振荡器的输出幅度线性地衰减，根据衰减量的 变化，可地计算出与被检物体的距离、振动等参数。 这种位移传感器属于非接触测量，工作时不受灰尘等 非金属因素的影响，寿命较长，可在各种恶劣条件下 使用。
第四章 电涡流传感器
本章学习电涡流传感器的 原理及应用，并涉及接近开关 的原理、结构、特性参数及应 用。
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1
第一节 电涡流传感器工作原理
电涡流效应演示
29.09.2020
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当电涡流线
圈与金属板的距
离x 减小时，电 涡流线圈的等效
电感L 减小，等 效电阻R 增大。 感抗XL 的变化比 R 的变化 大 得 多，流过电涡流
当电涡流线圈与被测体的距离x 改变时，电涡流 线圈的电感量L 也随之改变，引起LC 振荡器的输出 频率变化，此频率可直接用计算机测量。如果要用模
拟仪表进行显示或记录时，必须使用鉴频器，将f转 换为电压Uo 。
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并联谐振回路的谐振频率
f 1
2 LC0
4-3
设电涡流线圈的电感量L=0.8mH， 微调电容C0=200pF，求振荡器的频率f 。
集肤效应与激励源频率f、工件的电导率
、磁导率等有关。频率f越高，电涡流的
渗透的深度就越浅，集肤效应越严重。
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4
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（i1、f、、、r、x） （4-1）
检测深度与激励源频率有何关系？
如果控制上式中的i1、f、、、r不变，电
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位移测量仪
位移测量包含：
偏心、间隙、位 置、倾斜、弯曲、变 形、移动、圆度、冲 击、偏心率、冲程、 宽度等等。来自不同 应用领域的许多量都 可归结为位移或间隙 变化。
数显位移测量仪及探头
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4~20mA电涡流位移传感器外形
（参考德国图尔克公司资料）
线圈的电流 i1 增 大。
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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
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集肤效应
图4-1是电涡流传感器工作原理示意图。当高频 （100kHz左右）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，将产生高频磁场H1。 如被测导体置于该交变磁场范围之内时，被测导体就 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 （也称趋肤效应）。
涡流线圈的阻抗Z就成为哪个非电量的单值函数？ 属于接触式测量还是非接触式测量？
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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i1、f、、、r不
起电涡流线圈端电压的衰减，再经高放、检波、低放电路，最
终输出的直流电压Uo反映了金属体对电涡流线圈的影响（例如 两者之间的距离等参数）。
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13
部分常用材料对振荡器振幅的衰减系数
人的手、泥土或装满水的玻璃杯能对振荡 器的振幅产生明显的衰减吗？为什么？
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二、调频（FM）式电路(100kHz~1MHz）
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16
鉴频器特性
使用 鉴频器可 以将f 转 换为电压 Uo
29.09.2020
鉴频器的输出电压与输入频率成正比
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17
鉴频器在调频式电路中的应用
设电路参数如上页， 计算电涡流线圈未接近 金属时的鉴频器输出电 压Uo0 ；若电涡流线圈靠 近金属后，电涡流探头
的输出频率f 上升为
500kHz，f 为多少？输 出电压Uo又为多少？