3.2电涡流传感器在转速检测中的应用（课件）-《传感器与检测技术》同步教学（江苏凤凰教育出版社）

任务一 差动变压器在位移检测中的应用 任务二 电涡流传感器在转速检测中的应用 项目三 电感式传感器的应用 　　1.能识别各类差动变压器。 　　2.能根据任务要求，正确安装差动变压器。 　　3.正确完成差动变压器测量直线位移的电路接线。 　　4.正确测量直线位移并且读数正确。 学习重点 项目三 电感式传感器的应用 1. 涡流效应 　　根据法拉第电磁感应定律，将金属导体置于变化的磁场中，导体表面就会有感应电流产生，电流的流线在导体内自行闭合，这种由电磁感应原理产生的漩涡状感应电流称为涡流，这种现象称为涡流效应。 涡流效应有利有弊，对于三相异步电动机来说，由于涡流效应，会导致铁芯发热，故采用导磁性能好的硅钢片叠压而成，以减小涡流。但是生产生活中也有利用涡流效应工作的例子，比如各类中频感应加热装置就是利用涡流效应对金属材料进行加热，其实电磁炉也是利用该效应对食物进行加热的，如图所示。 一、电涡流传感器的工作原理 任务二 电涡流传感器在转速检测中的应用 　　与涡流效应有关的应用 任务二 电涡流传感器在转速检测中的应用 一、电涡流传感器的工作原理 2. 电涡流传感器工作原理 　　当高频（100 kHz左右）信号源产生的高频电压施加到一个靠近金属导体的电感线圈L1时，将产生高频交变磁场H1。如图所示被测导体置于交变磁场H1中，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，只集中在金属表面，因此被称为集肤效应。信号源的频率越高，集肤效应在金属表面就越浅。 任务二 电涡流传感器在转速检测中的应用 一、电涡流传感器的工作原理 　　电涡流传感器原理图 任务二 电涡流传感器在转速检测中的应用 一、电涡流传感器的工作原理 3.电涡流传感器的等效阻抗分析 　　根据楞次定律，由涡流产生的磁场H2的反作用必然削弱线圈的磁场H1。由于磁场H2的作用，涡流要消耗一部分能量，导致传感器线圈的等效阻抗发生变化。线圈阻抗的变化完全取决于被测金属导体的涡流效应。 　　实验证明：电涡流传感器的阻抗与金属导体的电阻率σ、磁导率μ、金属导体的形状、表面因素r、线圈与金属导体的距离x、信号源频率f以及交变励磁电流i1有关，即　　　　　　 （i1,　f,　μ,　σ,　r,　x）。 任务二 电涡流传感器在转速检测中的应用 一、电涡流传感器的工作原理 如果保持i1、μ、σ、r、x不变，电涡流线圈的阻抗就是信号源频率的单值函数，即Z=f（f）,并且由于集肤效应，f越低，检测深度越深。保持 i1、 f、u、σ、r不变，则Z=f（x），电涡流线圈的阻抗只和金属导体和电涡流线圈之间的位移成正比，故可以进行非接触式位移测量。 除了以上的两种检测还可以保持i1、 f、x不变， 检测与σ、r相关的表面温度、表面裂纹等参数，检测与μ有关的材料型号、表面温度等参数。 任务二 电涡流传感器在转速检测中的应用 一、电涡流传感器的工作原理 　　1.　电涡流传感器的结构 　　电涡流传感器的传感元件是一只线圈，俗称为电涡流探头。其结构如图所示，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。 二、电涡流传感器的结构和特性 任务二 电涡流传感器在转速检测中的应用 电涡流传感器探头结构 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7—阈值指示灯8—输出屏蔽电缆线9—电缆插头 　　2.电涡流传感器的参数 一般厂家生产的电涡流传感器的常见技术参数主要是线性量程、线性范围、灵敏度等，表为上海航振仪器仪表有限公司生产的HZ891XL系列电涡流位移传感器的部分技术参数。 二、电涡流传感器的结构和特性 任务二 电涡流传感器在转速检测中的应用 　　从表中可以看出电涡流探头的直径越大，检测的线性范围就越大，但是灵敏度越低。 二、电涡流传感器的结构和特性 任务二 电涡流传感器在转速检测中的应用 　　1.调幅式电路 　　如图所示，石英振荡器产生稳频、稳幅高频振荡电压，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U0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），所以调幅式电路是通过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。调幅式的缺点就是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。 三、电涡流传感器的测量转换电路 任务二 电涡流传感器在转速检测中的应用 　　调幅式电路结构 三、电涡流传感器的测量转换电路 任务二 电涡流传感器在转速检测中的应用 　　2.调频式电路 　　如图所示将探头线圈的电感量L与微调电容C0构成LC振荡器，当电涡流线圈与被测体的距离x改变时，电涡流线圈的