2.1电涡流传感器用于转速检测（课件）-《传感器及检测技术》同步教学（江苏凤凰教育出版社）

项目二 速度检测 项目二 速度检测 目 录 1 任务一 电涡流传感器用于转速检测 2 任务二 汽车行车速度检测 3 任务三 磁电式传感器用于转速检测 4 任务四 光电传感器用于转速检测 项目二 速度检测 学习目标 能认识、了解检测速度的传感器器件，了解它们的特点和性能。 能理解电涡流传感器的工作原理、测量电路及应用电路。 能掌握霍尔传感器的工作原理和应用。 了解磁电式传感器的工作原理和它的特点。 能理解变磁通式和恒磁通式磁电传感器的工作原理和应用。 掌握光电效应的三种类型和常用光电传感器的工作原理。 掌握光电传感器的组成及理解光电传感器的应用电路。 项目二 速度检测 在各种车辆的运转、机械设备的运行中，都需要对旋转轴的转速进行测量，转速一般以每分钟的转数来表达，单位为r/min。测量速度的方法很多，通常有霍尔传感器测速、电涡流测速、磁电感应测速、光电测速、光电编码器数字测速和测速发电机模拟测速等。这里介绍几种主要的转速测量方法。 任务一 电涡流传感器用于转速检测 机械设备的运行中，有大量涉及转轴的转速测量。当被测对象是导电良好的金属物体时，一般可选用电涡流传感器进行测速。 任务提出 任务一 电涡流传感器用于转速检测 基于法拉第电磁感应原理，将块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时，导体内会产生呈涡旋状的感应电流，该电流称为电涡流。电涡流的产生必然要消耗一部分能量，使产生磁场的线圈阻抗发生变化的物理现象称为电涡流效应。电涡流式传感器就是利用电涡流效应，将非电量转换成阻抗的变化而进行测量的一种传感器。 相关知识 任务一 电涡流传感器用于转速检测 一、电涡流传感器外形结构和性能指标 （一）电涡流传感器的外形 任务一 电涡流传感器用于转速检测 （二）电涡流式传感器的结构 一、电涡流传感器外形结构和性能指标 任务一 电涡流传感器用于转速检测 （三）V系列电涡流传感器性能指标 ①线性距离：　2~10mm。 ②精度：　1．0%。 ③响应时间：　5ms。 ④工作电压：　15~30V DC。 ⑤输出电压：　0．1V DC。 ⑥输出电流：　≤5mA。 ⑦静态功耗：　≤0．8W。 ⑧环境温度、湿度：　－25～75℃、95%RH（25℃时）。 ⑨使用寿命：　≥10000h。 一、电涡流传感器外形结构和性能指标 任务一 电涡流传感器用于转速检测 二、电涡流传感器的工作原理 如图2-4所示，在金属导体上方放置一个线圈L，当线圈中通以电流I1·时，线圈的周围空间就产生了交变磁场H1，在金属导体内就会产生电涡流I2·，由I2· 任务一 电涡流传感器用于转速检测 三、高频反射式电涡流传感器 高频反射式电涡流传感器的结构如图2-3所示，在线圈前面放一块金属导体，电涡流传感器的线圈与被测金属导体间是非接触磁性耦合。当高频电流施加在电感线圈上时，线圈产生的高频磁场作用于被测金属导体表面，形成电涡流，电涡流产生的磁场又反作用于线圈，从而改变了线圈的阻抗。线圈阻抗由线圈与金属导体的距离决定。通过测量线圈阻抗的变化就可确定电涡流传感器探头与金属板之间的距离。被测物的电导率越高，传感器的灵敏度越高。 任务一 电涡流传感器用于转速检测 四、低频透射式电涡流传感器 低频透射式电涡流传感器采用低频激励，贯穿深度 较大，适合测量金属材料的厚度。其工作原理如图2-5所示。 图中发射线圈L1和接收线圈L2分别位于被测金属板的两侧。当振荡器产生的低频电压u1加到线圈L1上时，在其周围产生一个交变磁场。若两线圈间无金属导体，则L1产生的磁力线能较多地穿过L2，在L2上产生的感应电压u2最大。 任务一 电涡流传感器用于转速检测 四、低频透射式电涡流传感器 任务一 电涡流传感器用于转速检测 五、电涡流传感器的测量电路 （一）电桥测量电路 电桥测量电路如图2-6所示，它是将传感器线圈的阻抗作为电桥的一个桥臂，或用两个相同的电涡流线圈组成差动形式。初始状态电桥平衡，无输出。当测量时，线圈阻抗A、B发生差动变化，电桥失去平衡，输出电压的大小反映了被测量的变化。 任务一 电涡流传感器用于转速检测 （一）电桥测量电路 五、电涡流传感器的测量电路 任务一 电涡流传感器用于转速检测 （二）定频调幅测量电路 定频调幅测量电路原理如图2-7所示。传感器线圈L和电容C并联组成谐振电路，由石英晶体振荡电路提供一个稳定的高频激励电流i。 五、电涡流传感器的测量电路 任务一 电涡流传感器用于转速检测 （三）调频式测量电路 调频式测量电路原理如图2-8所示。传感器线圈接入LC振荡回路，当传感器与被测