第九章 电涡流传感器(课件）-高二《传感器电路制作与调试项目教程》同步教学（电子工业版）

传感器电路制作与调试项目教程 第3版 第九章 电涡流传感器 www.515ppt.com 电涡流的基础知识 电涡流传感器的应用 www.515ppt.com 电涡流传感器 www.515ppt.com 生活中我们常见到用电磁炉加热，这种方式即卫生又省电，你知道它的原理是什么吗？ 金属导体置于变化的磁场中时，金属导体内就要产生感应电流，这种电流的流线在金属导体内自动闭合，通常称为电涡流。 电涡流效应 一、电涡流的基础知识 电涡流线圈等效阻抗分析 设电涡流线圈在高频时的等效电阻为R1（大于直流电阻），电感为L1。当有被测导体靠近电涡流线圈时，则被测导体等效为一个短路环，电涡流线圈L1与导体之间存在一个互感M。互感随线圈与导体之间距离的减小而增大。 电涡流传感器实质是一个线圈-导体系统。 系统中，线圈的阻抗是一个多元函数，若 激励线圈和金属导体材料确定后，使得相 应参数不变，则此时线圈的阻抗与距离成 函数关系。这也是用电涡流测位移的原理。 一、电涡流的基础知识 什么是电涡流传感器？ www.515ppt.com 1.电涡流传感器结构 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 7—阈值指示灯 8—输出屏蔽电缆线 9—电缆插头 二、电涡流传感器 www.515ppt.com 2.电涡流传感器特性 （1）电涡流的大小与金属导体的电阻率、导磁率、厚度以及线圈与金属之间的距离、线圈的激磁电流角频率有关。若保持其中若干参数恒定，就能按电涡流大小对线圈作用的差异来测量另外某一参数。 （2）电涡流传感器结构简单、频率响应宽、灵敏度高、抗干扰能力强、测量线性范围大，而且还具有非接触测量的优点，因此广泛应用于工业生产和科学研究的各个领域。 （3）电涡流传感器可以测量位移、振动、厚度、转速、温度等参数并且可以用来无损探伤和制作接近开关。 二、电涡流传感器 www.515ppt.com 二、电涡流传感器的测量转换电路 电涡流传感器的测量转换电路 根据电涡流传感器的工作原理，被测参量可以由传感器转换为传感器线圈的阻抗Z，电感L和品质因数Q等三个电参数。 电涡流传感器做测量的时候，为了提高灵敏度，用已知电容C与传感器线圈并联（一般在传感器内）组成LC并联谐振回路。传感器线圈等效电感的变化使并联谐振回路的谐振频率发生变化，将其被测量变换为电压或电流信号输出。并联谐振回路的谐振频率为： 二、电涡流传感器的测量转换电路 电涡流传感器的测量转换电路 一种为调幅（AM）式电路， 另一种为调频电路（PM）。 AM：用低频信号去调制高频载波的振幅，使其振幅按低频调制信号的规律而变化。 PM：用低频信号去调制高频载波的频率，使其频率按低频调制信号的规律而变化。 （1）调幅（AM）式电路 二、电涡流传感器的测量转换电路 电感线圈L和电容C是构成传感器的基本电路元件。调节振荡器的频率使输出电压最大，保持振荡频率和幅值不变，当被测物与传感器线圈接近时，由于电涡流效应，使线圈电感量变化，并使回路失谐，从而使输出电压减小，这样就可以由电压的变化程度判断距离大小。 （2）调频（FM）式电路 调频是用被测量的变化去改变激励信号的工作频率，使激励信号的频率随被测量的变化而变化。在调频谐振电路中，电涡流传感器的电感线圈就是激励振荡器的振荡元件。所以线圈电感量的变化可以直接使振荡器的振荡频率发生变化，从而实现频率调制。然后通过鉴频器及附加电路将频率的变化再变成电压输出。 二、电涡流传感器的测量转换电路 （3）电桥测量电路 Z1、Z2为差动式传感器的两个线圈，或者一个是传感器线圈、一个是固定平衡线圈。桥路输出电压幅值随传感器线圈阻抗变化而变化。 二、电涡流传感器的测量转换电路 1、位移测量 电涡流位移传感器的输出为模拟量，例如：0~5V。当金属物体接近探头的感应面时，金属表面吸取电涡流探头中的高频振荡能量，使振荡器的输出幅度衰减或频率变化，单片机根据ΔUo或Δf，可以计算出与被检测物体的距离、振动频率等参数。电涡流位移传感器属于非接触测量器件，工作时不受灰尘、油污等因素的影响。 三、电涡流传感器的应用 一、电涡流传感器的应用 电涡流位移传感器 三、电涡流传感器的应用 YTHN800系列一体化电涡流 传感器 位移测量4-20mA输出 YTHN800系列一体化电涡流传感器广泛用于电力、石化、冶金、机械等行业，对大型旋转机械的轴位移、轴振动、轴转速等参数进行长期实时监测，可以分析出设备的工作状况和故障原因，有效地对设备进行保护及进行预测性维修。可测量位移、振幅、转速、尺寸、厚度、表面不平度等。 三、电涡流传感器的应用 2、涡流探伤 涡流探伤是建立在电磁感应原理基础之上的一