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电涡流传感器详解电涡流传感器详解一、电涡流传感器的基本类型分为高频反射式电涡流传感器和低频透射式电涡流传感器。
激励频率的选择原则为：待测导体的厚度大，应选择较低的激励频率以保证线性度，反之则使用较高激励频率以提高灵敏度。
二、电涡流传感器的典型应用电涡流传感器系统广泛应用于电力、石油、化工、冶金等行业和一些科研单位。
对汽轮机、水轮机、鼓风机、压缩机、空分机、齿轮箱、大型冷却泵等大型旋转机械轴的径向振动、轴向位移、键相器、轴转速、胀差、偏心、以及转子动力学研究和零件尺寸检验等进行在线测量和保护。
胀差测量斜坡式胀差测量补偿式胀差测量双斜面胀差测量振动测量轴位移测量轴心轨迹测量差动测量动力膨胀转子动平径向运动分析转速和相位差测试转速测量表面不平整度测量裂痕测量非导电材料厚度测量金属元件合格检测轴承测量换向片测量1、相对振动测量测量径向振动，可以由它分析轴承的工作状态，还可以看到分析转子的不平衡，不对中等机械故障。
电涡流传感器系统可以提供对于下列关键或是基础机械状态监测所需要的信息：●工业透平，蒸汽/燃气●压缩机，径向/轴向●膨胀机●动力发电透平，蒸汽/燃气/水利●发动马达●发动机●励磁机●齿轮箱●泵●风箱●鼓风机●往复式机械（1）相对振动测量（小型机械）振动测量同样可以用于对一般性的小型机械进行连续监测。
电涡流传感器系统可为如下各种机械故障的早期判别提供重要信息：●轴的同步振动●油膜失稳●转子摩擦●部件松动●轴承套筒松动●压缩机踹振●滚动部件轴承失效●径向预载，内部/外部包括不对中●轴承巴氏合金磨损●轴承间隙过大，径向/轴向●平衡（阻气）活塞●联轴器“锁死”磨损/失效●轴裂纹●轴弯曲●齿轮咬合问题●电动马达空气间隙不匀●叶轮通过现象●透平叶片通道共振（2）偏心测量偏心是在低转速的情况下，电涡流传感器系统可对轴弯曲的程度进行测量，这些弯曲可由下列情况引起：●原有的机械弯曲●临时温升导致的弯曲●重力弯曲●外力造成的弯曲偏心的测量，对于评价旋转机械全面的机械状态，是非常重要的。
电涡流传感器实验报告电涡流传感器实验报告摘要：本实验旨在研究电涡流传感器的原理和应用。
通过实验，我们探索了电涡流传感器的工作原理、特性以及在工业领域的应用。
实验结果表明，电涡流传感器具有高灵敏度、快速响应和广泛的应用前景。
引言：电涡流传感器是一种常用的非接触式传感器，广泛应用于工业领域。
它通过感应电磁场中的涡流来检测目标物体的位置、形状、材料和表面缺陷等信息。
本实验旨在深入了解电涡流传感器的原理和特性，并通过实验验证其性能。
一、电涡流传感器的原理电涡流传感器利用法拉第电磁感应原理，当导体在变化的磁场中运动或受到变化的磁场作用时，会在其内部产生涡流。
电涡流传感器通过检测涡流的变化来获取目标物体的信息。
涡流的强度与目标物体的导电性、形状、运动速度等因素有关。
二、电涡流传感器的特性1. 高灵敏度：电涡流传感器可以检测微小的涡流变化，对目标物体的微小变化有很高的响应能力。
2. 快速响应：电涡流传感器的响应时间较短，可以实时检测目标物体的变化。
3. 非接触式：电涡流传感器无需与目标物体直接接触，减少了磨损和损坏的风险。
4. 宽频率范围：电涡流传感器可以适应不同频率范围内的磁场变化，具有较广泛的应用范围。
三、实验方法1. 实验器材：电涡流传感器、交流电源、信号发生器、示波器等。
2. 实验步骤：a. 将电涡流传感器连接到交流电源和信号发生器上。
b. 调节信号发生器的频率和幅度，观察示波器上的涡流信号变化。
c. 改变目标物体的材料、形状和距离等参数，观察涡流信号的变化。
四、实验结果与分析通过实验，我们观察到了不同频率和幅度下涡流信号的变化。
当频率较高时，涡流信号的幅度减小，响应时间变短。
当目标物体的材料为导体时，涡流信号较强；当目标物体的材料为绝缘体时，涡流信号几乎消失。
此外，目标物体的形状和距离也会对涡流信号产生影响。
五、电涡流传感器的应用电涡流传感器具有广泛的应用前景，主要应用于以下领域：1. 金属材料检测：电涡流传感器可以检测金属材料中的缺陷、裂纹和变形等问题，用于质量控制和安全检测。
电涡流位移、振动传感器第一节概述电涡流传感器能静态和动态地非接触、高线性度、高分辨力地测量被测金属导体距探头表面的距离。
它是一种非接触的线性化计量工具。
电涡流传感器能准确测量被测体（必须是金属导体）与探头端面之间静态和动态的相对位移变化。
在高速旋转机械和往复式运动机械的状态分析，振动研究、分析测量中，对非接触的高精度振动、位移信号，能连续准确地采集到转子振动状态的多种参数。
如轴的径向振动、振幅以及轴向位置。
在所有与机械状态有关的故障征兆中，机械振动测量是最具权威性的，这是因为它同时含有幅值、相位和频率的信息。
机械振动测量占有优势的另一个原因是：它能反应出机械所有的损坏，并易于测量。
从转子动力学、轴承学的理论上分析，大型旋转机械的运动状态，主要取决于其核心—转轴，而电涡流传感器，能直接非接触测量转轴的状态，对诸如转子的不平衡、不对中、轴承磨损、轴裂纹及发生摩擦等机械问题的早期判定，可提供关键的信息。
电涡流传感器以其长期工作可靠性好、测量范围宽、灵敏度高、分辨率高、响应速度快、抗干扰力强、不受油污等介质的影响、结构简单等优点，在大型旋转机械状态的在线监测与故障诊断中得到广泛应用。
第二节探头、(延伸电缆)、前置器以及被测体构成基本工作系统。
前置器中高频振荡电流通过延伸电缆流入探头线圈，在探头头部的线圈中产生交变的磁场。
如果在这一交变磁场的有效范围内没有金属材料靠近，则这一磁场能量会全部损失；当有被测金属体靠近这一磁场，则在此金属表面产生感应电流，电磁学上称之为电涡流。
与此同时该电涡流场也产生一个方向与头部线圈方向相反的交变磁场，由于其反作用，使头部线圈高频电流的幅度和相位得到改变（线圈的有效阻抗），这一变化与金属体磁导率、电导率、线圈的几何形状、几何尺寸、电流频率以及头部线圈到金属导体表面的距离等参数有关。
通常假定金属导体材质均匀且性能是线性和各项同性，则线圈和金属导体系统的物理性质可由金属导体的电导率б、磁导率ξ、尺寸因子τ、头部体线圈与金属导体表面的距离D、电流强度I和频率ω参数来描述。
电涡流式传感器根据初中学的法拉第电磁感应原理，块状金属导体置于变化的磁场中，导体内将产生呈涡旋状的感应电流，称之为电涡流或涡流，这种现象称为涡流效应。
电涡流传感器是利用电涡流效应，将位移、温度等非电量转换为阻抗的变化或电感的变化从而进行非电量电测的。
目前生产的变间隙位移传感器，器量程范围为300m～800mm。
将块状金属导体置于通有交变电流的传感器线圈磁场中。
根据法拉第电磁感应原理，由于电流的变化，在线圈周围就产生一个交变磁场，当被测导体置于该磁场范围之内，被测导体内便产生电涡流，电涡流也将产生一个新磁场，和方向相反，抵消部分原磁场，从而导致线圈的电感量、阻抗和品质因素发生变化。
一、电涡流式传感器的结构电涡流式传感器结构比较简单，主要由一个安置在探头壳体的扁平圆形线圈构成。
二、电涡流式传感器的测量电路利用电涡流式变换元件进行测量时，为了得到较强的电涡流效应，通常激磁线圈工作在较高频率下，所以信号转换电路主要有调幅电路和调频电路两种。
调幅式(AM)电路调频式(FM)电路调频式电路(100kHz～1MHz)结构如图所示：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△ƒ转换为电压U0。
三、电涡流式传感器的应用电路电涡流式传感器具有测量范围大、灵敏度高、结构简单、抗干扰能力强和可以非接触测量等优点，被广泛应用于工业生产和科学研究各个领域中。
1、电磁炉电磁炉是我们日常生活中必备的家用电器之一，涡流传感器是其核心器件之一，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。
2、电涡流探雷器3、电涡流式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。
当物体接近到设定距离时，就可发出“动作”信号。
电涡流传感器基本原理以及转速测量的完整实例演示含原理图电涡流传感器原理图1、什么是电涡流效应？电感线圈产生的磁力线经过金属导体时，金属导体就会产生感应电流，且呈闭合回路，类似于水涡流形状，故称之为电涡流也叫做电涡流效应，其实是电磁感应原理的延伸。
注意：电涡流传感器要求被测体必须是导体。
传感器探头里有小型线圈，由控制器控制产生震荡电磁场，当接近被测体时，被测体表面会产生感应电流，而产生反向的电磁场。
这时电涡流传感器根据反向电磁场的强度来判断与被测体之间的距离。
2、电涡流传感器的工作原理与结构主要由一个安置在框架上的扁平圆形线圈构成。
此线圈可以粘贴于框架上，或在框架上开一条槽沟，将导线绕在槽内。
下图为涡流传感器的结构原理，它采取将导线绕在聚四氟乙烯框架窄槽内，形成线圈的结构方式。
传感器线圈由高频信号激励，使它产生一个高频交变磁场φi，当被测导体靠近线圈时，在磁场作用范围的导体表层，产生了与此磁场相交链的电涡流ie，而此电涡流又将产生一交变磁场φe阻碍外磁场的变化。
从能量角度来看，在被测导体内存在着电涡流损耗（当频率较高时，忽略磁损耗）。
能量损耗使传感器的Q值和等效阻抗Z降低，因此当被测体与传感器间的距离d改变时，传感器的Q值和等效阻抗Z、电感L均发生变化，于是把位移量转换成电量。
这便是电涡流传感器的基本原理3、电涡流传感器的实际应用n=(f/N)*604、使用电涡流传感器时的注意事项对被测体的要求为了防止电涡流产生的磁场影响仪器的正常输出安装时传感器头部四周必须留有一定范围的非导电介质空间，如果在某一部位要同时安装两个以上的传感器，就必须考虑是否会产生交叉干扰，两个探头之间一定要保持规定的距离，被测体表面积应为探头直径3倍以上，当无法满足3倍的要求时，可以适当减小，但这是以牺牲灵敏度为代价的，一般是探头直径等于被测体表面积时，灵敏度降低至70%，所以当灵敏度要求不高时可适当缩小测量表面积。
对工作的温度的要求一般进口涡流传感器最高温度不大于180℃，而国产的只能达到120℃，并且这些数据来源于生产厂家，其中有很大的不可靠性，据相关的各种资料分析，实际上，工作温度超过70℃时，电涡流传感器的灵敏度会显著降低，甚至会造成传感器的损坏。
实验七电涡流传感器位移实验一、实验目的1.了解电涡流式传感器的工作原理。
2.了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。
3.掌握电涡流传感器的应用。
二、实验仪器1.VEE2.Ground3.虚拟二极管4.虚拟PNP晶体管5.虚拟NPN晶体管6.普通电阻7.普通电容8.普通电感9.直流电压表10.频率计11.双通道示波器12.电涡流传感器三、实验原理电涡流传感器由平面线圈和金属片组成。
当线圈中通以高频交变电流后，与其平行的金属片上受感应而产生涡旋状电流，这种现象称为涡流效应。
产生的感应电流，又称为电涡流。
电涡流传感器正是基于这种涡流效应而工作的，其结构原理图及等效电路如图1所示。
图1 电涡流传感器原理及等效电路图如图1所示，一个通有交变电流1I 的线圈，置于一块导电材料附近，由于交变电流的存在，在线圈周围就产生一个交变磁场1H ，导电材料内便产生电涡流2I ，电涡流2I 也将产生一个新磁场2H ，2H 与1H 方向相反，因而抵消部分原磁场1H ，从而导致线圈的等效阻抗发生变化。
可见，线圈与导体之间存在着磁的联系，若把导电材料看成一个具有内阻的线圈，则如图1所示的等效电路表示。
1R 、2R 分别为线圈和导电材料的等效电阻1L 、2L 分别为线圈和导电材料的等效电感。
M 为互感参数，表征线圈与导电材料之间磁联系强弱。
根据图1可列出下列方程：11112222210R I jwL I jwMI U R I jwL I jwMI +-=+-= (1)解式(1)，可得线圈等效阻抗Z :222212122222222222U M M Z R R j L L R j L I R L R L ωωωωωω==++-=+++ (2) 前两项为等效电阻，第三项为等效电抗，第三项中括号内为等效电感。
线圈的品质因数为Q ：221222222221222M L L R L Q MR R R L ωωωωω-+=++ (3) 由上不难看出，金属导体的电阻率ρ、磁导率μ、线圈与金属导体之间的距离x 以及线圈激励电流的角频率ω等参数，都将通过电涡流效应与线圈等效阻抗发生联系。
电涡流传感器的应用及其原理一、电涡流传感器的定义和工作原理电涡流传感器（Eddy Current Sensor）是一种利用电涡流效应来测量物体的位置、形状和金属导电性质的传感器。
它主要由一个射频发生器、一个发射线圈、一个接收线圈和一个信号处理器组成。
其工作原理是：当射频发生器发出高频电流时，经过发射线圈产生一个交变磁场。
当位置传感对象靠近或远离线圈时，它的电气特性会改变。
这种变化会引起感应电流的变化，进而改变接收线圈中的感应电压。
通过测量感应电压的变化，可以确定物体的位置和形状。
二、电涡流传感器的应用领域1. 无损检测由于电涡流传感器可以检测导体的导电性质和缺陷，因此在无损检测领域有着广泛的应用。
特别是在航空航天、汽车制造和金属加工等行业中，电涡流传感器可以用于检测金属表面的裂纹、孔洞和磨损等缺陷，用于保证产品质量和安全性。
2. 位置测量电涡流传感器可以在工业生产中用于测量物体的位置和运动状态。
例如，在机械加工中，可以使用电涡流传感器来监测机床上刀具的位置和运动轨迹，以确保加工的精度和效率。
3. 锁定和控制系统电涡流传感器还可以用于锁定和控制系统中。
例如，在磁浮列车和高速列车中，电涡流传感器可以用于测量列车与轨道之间的距离和速度，以实现自动控制和安全运行。
4. 材料分析电涡流传感器可以帮助研究人员分析材料的导电性质和组成。
在材料科学和工程学中，电涡流传感器可以用来测量材料的电导率、磁导率和电磁参数等信息，以评估材料的性能和质量。
三、电涡流传感器的优势和局限性1. 优势•非接触测量：由于电涡流传感器不需要与目标物体直接接触，因此可以避免物体表面的损伤和污染。
•高灵敏度：电涡流传感器可以检测微小的变化，对于需要高精度和精确测量的应用非常适用。
•快速响应：电涡流传感器的应答时间非常短，可以实时监测物体的状态变化。
2. 局限性•受金属材料影响：电涡流传感器主要用于检测金属导体，对于非金属导体的测量效果较差。
