第4章 變磁阻式傳感器

1、第3章 變磁阻式傳感器 3.1 自感式傳感器自感式傳感器 3.2 差分變壓器式傳感器差分變壓器式傳感器3.3 電渦流式傳感器電渦流式傳感器 變磁阻式傳感器的工作基礎(chǔ)：電磁感應(yīng) 即利用線圈電感或互感的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)非電量測(cè)量 分為自感式、差分變壓器式、渦流式等 特點(diǎn)： 工作可靠、壽命長(zhǎng) 靈敏度高，分辨力高 精度高、線性好 性能穩(wěn)定、重復(fù)性好3.1 自感式傳感器自感式傳感器一、一、 工作原理工作原理 變磁阻式傳感器由線圈、鐵芯和銜鐵三部分組成。鐵芯和銜鐵由導(dǎo)磁材料制成。在鐵芯和銜鐵之間有氣隙，傳感器的運(yùn)動(dòng)部分與銜鐵相連。當(dāng)銜鐵移動(dòng)時(shí)，氣隙厚度發(fā)生改變，引起磁路中磁阻變化，從而導(dǎo)致電感線圈的電感值變化，

2、因此只要能測(cè)出這種電感量的變化，就能確定銜鐵位移量的大小和方向。 圖3 1 自感式傳感器 S1l1L1W23l21線圈；2鐵芯(定鐵芯)；3銜鐵(動(dòng)鐵芯)S2先看一個(gè)實(shí)驗(yàn)：先看一個(gè)實(shí)驗(yàn)： 將一只將一只380V交流接觸器線圈與交流毫安表串聯(lián)交流接觸器線圈與交流毫安表串聯(lián)后，接到機(jī)床用控制變壓器的后，接到機(jī)床用控制變壓器的36V交流電壓源上，如交流電壓源上，如圖所示。這時(shí)毫安表的示值約為幾十毫安。用手慢圖所示。這時(shí)毫安表的示值約為幾十毫安。用手慢慢將接觸器的活動(dòng)鐵心（稱為銜鐵）往下按，我們慢將接觸器的活動(dòng)鐵心（稱為銜鐵）往下按，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)毫安表的讀數(shù)逐漸減小。當(dāng)銜鐵與固定鐵心會(huì)發(fā)現(xiàn)毫安表的讀數(shù)逐漸

3、減小。當(dāng)銜鐵與固定鐵心之間的氣隙等于零時(shí)，毫安表的讀數(shù)只剩下十幾毫之間的氣隙等于零時(shí)，毫安表的讀數(shù)只剩下十幾毫安。安。 電感傳感器的基本工作電感傳感器的基本工作原理演示原理演示F F220V準(zhǔn)備工作準(zhǔn)備工作電感傳感器的基本工作電感傳感器的基本工作原理演示原理演示氣隙變小，電感變大，電流變小氣隙變小，電感變大，電流變小F F 氣隙很小，可以認(rèn)為氣隙很小，可以認(rèn)為氣隙中的磁場(chǎng)是均勻的。氣隙中的磁場(chǎng)是均勻的。 若忽若忽略磁路磁損，略磁路磁損， 則則磁路總磁阻磁路總磁阻為為 ：002221112SSlSlRm（3-1） 通常通常氣隙磁阻遠(yuǎn)大于鐵芯和銜鐵的磁阻氣隙磁阻遠(yuǎn)大于鐵芯和銜鐵的磁阻， 即即 22

4、2001110022SlSSlS則： 002SRm可得： （3-2） 20 2NAL 上式表明：當(dāng)線圈匝數(shù)為常數(shù)時(shí)，電感上式表明：當(dāng)線圈匝數(shù)為常數(shù)時(shí)，電感L僅僅是磁僅僅是磁路中磁阻路中磁阻Rm的函數(shù)，改變的函數(shù)，改變或或S0均可導(dǎo)致電感變化，因均可導(dǎo)致電感變化，因此變磁阻式傳感器又可分為此變磁阻式傳感器又可分為變氣隙厚度變氣隙厚度的傳感器和的傳感器和變變氣隙面積氣隙面積S0的傳的傳感器。感器。 目前使用最廣泛的是目前使用最廣泛的是變氣隙厚度式變氣隙厚度式電感傳感器。電感傳感器。 （一）（一） 變間隙型變間隙型L與與之間是之間是非線性非線性關(guān)系，關(guān)系， 特性曲線如圖所示。特性曲線如圖所示。變隙式

5、的L-特性曲線2002ANL 靈敏度靈敏度為：為： 0001LLK可見(jiàn)：可見(jiàn)：變間隙式電感傳感器的測(cè)量范圍與靈敏度及線性度相變間隙式電感傳感器的測(cè)量范圍與靈敏度及線性度相矛盾矛盾，因此變隙式電感式傳感器，因此變隙式電感式傳感器適用于測(cè)量微小位移適用于測(cè)量微小位移的場(chǎng)合。的場(chǎng)合。 （二）變面積型（二）變面積型變面積型變面積型（三）螺管型（三）螺管型（四）差分式電感傳感器（四）差分式電感傳感器 請(qǐng)分析：靈敏度、請(qǐng)分析：靈敏度、 線性度線性度有何變化有何變化曲線曲線1、2為為L(zhǎng)1、L2 的特性，的特性，3為差動(dòng)特性為差動(dòng)特性 在變隙式差動(dòng)電感傳感器中，當(dāng)在變隙式差動(dòng)電感傳感器中，當(dāng)銜鐵隨被測(cè)量移動(dòng)而

6、偏離中間位銜鐵隨被測(cè)量移動(dòng)而偏離中間位置時(shí)，兩個(gè)線圈的電感量一個(gè)增置時(shí)，兩個(gè)線圈的電感量一個(gè)增加，一個(gè)減小，形成差動(dòng)形式。加，一個(gè)減小，形成差動(dòng)形式。 1-1-差動(dòng)線圈差動(dòng)線圈 2-2-鐵心鐵心 3-3-銜鐵銜鐵 4-4-測(cè)桿測(cè)桿 5-5-工件工件 從曲線圖可以看出，差動(dòng)式電感傳感器的線性較好，從曲線圖可以看出，差動(dòng)式電感傳感器的線性較好，且輸出曲線較陡，靈敏度約為非差動(dòng)式電感傳感器的兩倍。且輸出曲線較陡，靈敏度約為非差動(dòng)式電感傳感器的兩倍。 二、二、 測(cè)量電路測(cè)量電路 電感式傳感器的測(cè)量電路有電感式傳感器的測(cè)量電路有交流電橋交流電橋式、式、 變壓器變壓器式交式交流電橋以及流電橋以及諧振式諧振

7、式等。等。 從結(jié)構(gòu)圖可以看出，差動(dòng)式電感傳感器對(duì)外界影響，如從結(jié)構(gòu)圖可以看出，差動(dòng)式電感傳感器對(duì)外界影響，如溫度的變化、電源頻率的變化等基本上可以互相抵消，銜鐵溫度的變化、電源頻率的變化等基本上可以互相抵消，銜鐵承受的電磁吸力也較小，從而減小了測(cè)量誤差。承受的電磁吸力也較小，從而減小了測(cè)量誤差。 1. 電阻平衡電橋電阻平衡電橋 把傳感器的兩個(gè)線圈作為電橋的兩個(gè)橋臂把傳感器的兩個(gè)線圈作為電橋的兩個(gè)橋臂Z1和和Z2，另，另外兩個(gè)相鄰的橋臂用純電阻外兩個(gè)相鄰的橋臂用純電阻R代替。設(shè)代替。設(shè)Z1=Z+Z1, Z2=ZZ2，Z是銜鐵在中間位置時(shí)單個(gè)線圈的復(fù)阻抗，是銜鐵在中間位置時(shí)單個(gè)線圈的復(fù)阻抗， Z1

8、, Z2分別是銜鐵偏離中心位置時(shí)兩線圈阻抗的變化量。對(duì)于差分別是銜鐵偏離中心位置時(shí)兩線圈阻抗的變化量。對(duì)于差動(dòng)式電感傳感器，動(dòng)式電感傳感器， 有有Z1+Z2j(L1+L2)， 則電橋輸出則電橋輸出電壓為：電壓為： 1212()2(Z )2ZoZZUUULLZ (3-4) Z1Z2Z3 RZ4 RoUU1012ZRUUZZRR1212()2(Z )2ZoZZUUULLZ 2. 變壓器式交流電橋變壓器式交流電橋 變壓器式交流電橋測(cè)量電路如圖4-6所示，電橋兩臂Z1、Z2為傳感器線圈阻抗，另外兩橋臂為交流變壓器次級(jí)線圈的1/2阻抗。 當(dāng)負(fù)載阻抗為無(wú)窮大時(shí)， 橋路輸出電壓 2211212122oZZZ

9、 UUUUZZZZ(3-6) 當(dāng)傳感器的銜鐵處于中間位置，即Z1=Z2=Z，此時(shí)有 ， 電橋平衡。 0oUUC2U2UZ1Z2oUABD圖3-5 變壓器式交流電橋當(dāng)傳感器銜鐵上移：如Z1=Z+Z，Z2=ZZ， 22ULLUZZUo當(dāng)傳感器銜鐵下移：如Z1=ZZ，Z2=Z+Z， 此時(shí) 22ULLUZZUo可知：銜鐵上下移動(dòng)相同距離時(shí)，輸出電壓相位相反，大小隨銜鐵的位移而變化。由于 是交流電壓， 輸出指示無(wú)法判斷位移方向，必須配合相敏檢波電路來(lái)解決。 U三、自感式傳感器的應(yīng)用三、自感式傳感器的應(yīng)用 一、位移測(cè)量位移測(cè)量 軸向式電感軸向式電感 測(cè)微器測(cè)微器航空插頭航空插頭紅寶石測(cè)頭紅寶石測(cè)頭其他電感

10、測(cè)微頭其他電感測(cè)微頭軸向式電感測(cè)微器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)軸向式電感測(cè)微器的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 1 1引線電纜引線電纜 2 2固定磁筒固定磁筒 3 3銜鐵銜鐵 4 4線圈線圈 5 5測(cè)力彈簧測(cè)力彈簧 6 6防轉(zhuǎn)銷防轉(zhuǎn)銷 7 7鋼球?qū)к墸ㄖ本€軸承）鋼球?qū)к墸ㄖ本€軸承） 8 8測(cè)桿測(cè)桿 9 9密封套密封套 1010測(cè)端測(cè)端 1111被測(cè)工件被測(cè)工件 1212基準(zhǔn)面基準(zhǔn)面 實(shí)例：電感式滾柱直徑分選裝置實(shí)例：電感式滾柱直徑分選裝置 滾柱直徑分選裝置滾柱直徑分選裝置 1 1氣缸氣缸 2 2活塞活塞 3 3推桿推桿 4 4被測(cè)滾柱被測(cè)滾柱 5 5落料管落料管 6 6電感測(cè)電感測(cè)微器微器 7 7鎢鋼測(cè)頭鎢鋼測(cè)頭 8 8限位擋板限

11、位擋板 9 9電磁翻板電磁翻板 1010容器（料斗）容器（料斗） 電感式滾柱直徑分選裝置電感式滾柱直徑分選裝置 測(cè)微儀測(cè)微儀圓柱滾子圓柱滾子電感式滾柱直徑分選裝置電感式滾柱直徑分選裝置（外形）（外形） 滑道滑道分選倉(cāng)位分選倉(cāng)位軸承滾子外形軸承滾子外形（參考中原量?jī)x股份有限公司資料）（參考中原量?jī)x股份有限公司資料）實(shí)例：電感傳感器在仿形銑床中的應(yīng)用實(shí)例：電感傳感器在仿形銑床中的應(yīng)用 1 1標(biāo)準(zhǔn)靠模樣板標(biāo)準(zhǔn)靠模樣板 2 2測(cè)端（靠模輪）測(cè)端（靠模輪） 3 3電感測(cè)微器電感測(cè)微器 4 4銑刀龍門框架銑刀龍門框架 5 5立柱立柱 6 6伺服電動(dòng)機(jī)伺服電動(dòng)機(jī) 7 7銑刀銑刀 8 8毛坯毛坯 仿形銑床外形

12、仿形銑床外形仿形機(jī)床仿形機(jī)床采用采用 閉環(huán)工作方式閉環(huán)工作方式仿形頭仿形頭主主軸軸實(shí)例：仿形車床原理實(shí)例：仿形車床原理實(shí)例：電感式不圓度計(jì)原理實(shí)例：電感式不圓度計(jì)原理 該圓度計(jì)采用該圓度計(jì)采用旁向式電感測(cè)微頭旁向式電感測(cè)微頭電感式不圓度測(cè)量系統(tǒng)外形電感式不圓度測(cè)量系統(tǒng)外形（參考（參考洛陽(yáng)匯智測(cè)控技術(shù)有限公司資料）洛陽(yáng)匯智測(cè)控技術(shù)有限公司資料）旋轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)盤測(cè)量測(cè)量頭頭不圓度測(cè)量打印不圓度測(cè)量打印實(shí)例：電感式輪廓儀實(shí)例：電感式輪廓儀 旁向式電感旁向式電感 測(cè)微測(cè)微頭頭實(shí)例：自感式傳感器在粗糙度測(cè)量中的應(yīng)用實(shí)例：自感式傳感器在粗糙度測(cè)量中的應(yīng)用 手持式粗糙度儀手持式粗糙度儀 觸針觸針: : 金剛石圓

13、錐；金剛石圓錐；針尖圓弧半徑：針尖圓弧半徑：5m5m；可存儲(chǔ)可存儲(chǔ)500500個(gè)粗糙度參數(shù)值及個(gè)粗糙度參數(shù)值及4 4組輪廓數(shù)據(jù)；組輪廓數(shù)據(jù)；可進(jìn)行粗糙度參數(shù)的打印；可進(jìn)行粗糙度參數(shù)的打印；可對(duì)外圓、內(nèi)孔、軸肩、圓錐面等各種復(fù)雜表面進(jìn)行測(cè)試；可對(duì)外圓、內(nèi)孔、軸肩、圓錐面等各種復(fù)雜表面進(jìn)行測(cè)試；粗糙度儀外形粗糙度儀外形金剛石測(cè)頭金剛石測(cè)頭粗糙度測(cè)量結(jié)果打?。ù植诙葴y(cè)量結(jié)果打?。?）粗糙度測(cè)量結(jié)果打印（粗糙度測(cè)量結(jié)果打?。?）3.2 差分變壓器式傳感器差分變壓器式傳感器 把被測(cè)的非電量變化轉(zhuǎn)換為線圈互感變化的傳感器稱為互感式傳感器。這種傳感器是根據(jù)變壓器的基本原理制成的，并且次級(jí)繞組用差動(dòng)形式連接，

14、 故稱差分變壓器式傳感器。在非電量測(cè)量中， 應(yīng)用最多的是螺線管式差動(dòng)變壓器， 它可以測(cè)量1100mm 機(jī)械位移，并具有測(cè)量精度高、靈敏度高、 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠等優(yōu)點(diǎn)。 一、工作原理一、工作原理 差分變壓器結(jié)構(gòu) 5461231活動(dòng)銜鐵；2導(dǎo)磁外殼；3骨架；4匝數(shù)為W1的初級(jí)繞組；5匝數(shù)為W2a的次級(jí)繞組；6匝數(shù)為W2b的次級(jí)繞阻差動(dòng)變壓器式傳感器的等效電路差動(dòng)變壓器式傳感器的等效電路 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 兩個(gè)二次線圈反兩個(gè)二次線圈反向串聯(lián)，組成差動(dòng)向串聯(lián)，組成差動(dòng)輸出形式。輸出形式。 請(qǐng)將二次線圈請(qǐng)將二次線圈N21、N22的有關(guān)端的有關(guān)端點(diǎn)正確地連接起來(lái)，點(diǎn)正確地連接起來(lái)，并指出哪兩個(gè)為輸并

15、指出哪兩個(gè)為輸出端點(diǎn)。出端點(diǎn)。兩個(gè)次級(jí)線圈反相串聯(lián)，并且在忽略鐵損、導(dǎo)磁體磁阻和線圈分布電容的理想條件下, 其等效電路如圖所示。 當(dāng)初級(jí)繞組加以激勵(lì)電壓U時(shí), 根據(jù)變壓器的工作原理,在兩個(gè)次級(jí)繞組N21和N22中便會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)U21和U22。 如果工藝上保證變壓器結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱,則當(dāng)活動(dòng)銜鐵處于初始平衡位置時(shí), 必然會(huì)使兩互感系數(shù)M1=M2。根據(jù)電磁感應(yīng)原理, 將有U21 = U22 。由于變壓器兩次級(jí)繞組反相串聯(lián), 因而Uo= U21 - U22 =0, 即差動(dòng)變壓器輸出電壓為零。 當(dāng)活動(dòng)銜鐵向上移動(dòng)時(shí),由于磁阻的影響， N21中磁通將大于N22 ，使M1M2，因而U21增加，而U22減小。

16、反之， U22增加， U21減小。因?yàn)閁o= U21 - U22 ，所以當(dāng)U21、U22 隨著銜鐵位移x變化時(shí)， Uo也必將隨x而變化。差分變壓器輸出電壓的特性曲線差分變壓器輸出電壓的特性曲線 N1N21N22U0 x-x 由圖可以看出，由圖可以看出， 當(dāng)銜鐵位于中心位置當(dāng)銜鐵位于中心位置時(shí)，差動(dòng)變壓器輸出時(shí)，差動(dòng)變壓器輸出電壓并不等于零，我電壓并不等于零，我們把差動(dòng)變壓器在零們把差動(dòng)變壓器在零位移時(shí)的輸出電壓稱位移時(shí)的輸出電壓稱為為零點(diǎn)殘余電壓零點(diǎn)殘余電壓，記，記作作Uo，它的存在使，它的存在使傳感器的輸出特性不傳感器的輸出特性不經(jīng)過(guò)零點(diǎn)，造成實(shí)際經(jīng)過(guò)零點(diǎn)，造成實(shí)際特性與理論特性不完特性與理

17、論特性不完全一致全一致。靈敏度與線性度靈敏度與線性度 差動(dòng)變壓器的靈敏度一般可達(dá)差動(dòng)變壓器的靈敏度一般可達(dá)0.55V/mm，行程，行程越小，靈敏度越高。越小，靈敏度越高。 為了提高靈敏度，勵(lì)磁電壓在為了提高靈敏度，勵(lì)磁電壓在10V左右為宜。電源左右為宜。電源頻率以頻率以110kHz為好。為好。 差動(dòng)變壓器線性范圍約為線圈骨架長(zhǎng)度的差動(dòng)變壓器線性范圍約為線圈骨架長(zhǎng)度的1/10左右左右。 例：欲測(cè)量例：欲測(cè)量20mm 2mm軸的直徑誤差，應(yīng)選擇線軸的直徑誤差，應(yīng)選擇線圈骨架長(zhǎng)度為多少的差動(dòng)變壓器（或電感傳感器）圈骨架長(zhǎng)度為多少的差動(dòng)變壓器（或電感傳感器）為宜為宜 ？ 零點(diǎn)殘余電壓產(chǎn)生原因零點(diǎn)殘余電

18、壓產(chǎn)生原因： 主要是由傳感器的兩次級(jí)繞組的電氣參數(shù)和幾何尺寸不對(duì)主要是由傳感器的兩次級(jí)繞組的電氣參數(shù)和幾何尺寸不對(duì)稱，以及磁性材料的非線性等引起的。稱，以及磁性材料的非線性等引起的。 零點(diǎn)殘余電壓一般在幾十毫伏以下，在實(shí)際使用時(shí)，零點(diǎn)殘余電壓一般在幾十毫伏以下，在實(shí)際使用時(shí)，應(yīng)設(shè)法減小應(yīng)設(shè)法減小UxUx，否則將會(huì)影響傳感器的測(cè)量結(jié)果。，否則將會(huì)影響傳感器的測(cè)量結(jié)果。 二、差動(dòng)變壓器式傳感器測(cè)量電路二、差動(dòng)變壓器式傳感器測(cè)量電路 問(wèn)題：（1）差動(dòng)變壓器的輸出是交流電壓(用交流電壓表測(cè)量，只能反映銜鐵位移的大小，不能反映移動(dòng)的方向); （2）測(cè)量值中將包含零點(diǎn)殘余電壓。為了達(dá)到能辨別移動(dòng)方向和消除

19、零點(diǎn)殘余電壓的目的，實(shí)際測(cè)量時(shí)，常常采用差動(dòng)整流電路和相敏檢波電路。 (1) 差動(dòng)整流電路 這種電路是把差動(dòng)變壓器的兩個(gè)次級(jí)輸出電壓分別整流， 然后將整流的電壓或電流的差值作為輸出。圖4-18 差動(dòng)整流電路（a） 半波電壓輸出；（b） 半波電流輸出； （c） 全波電壓輸出； （d） 全波電流輸出 1UR02U(a)x1UR0(b)xTT2U2UR011abcdC1C21Uxc)T1Ux2UR0(d ) 從圖4-18（c）電路結(jié)構(gòu)可知，不論兩個(gè)次級(jí)線圈的輸出瞬時(shí)電壓極性如何，流經(jīng)電容C1的電流方向總是從2到4，流經(jīng)電容C2的電流方向總是從6到8， 故整流電路的輸出電壓為

20、 68242UUU(4-35) 當(dāng)銜鐵在零位時(shí)，因?yàn)閁24=U68，所以U2=0；當(dāng)銜鐵在零位以上時(shí)，因?yàn)閁24 U68 ，則U2 0；而當(dāng)銜鐵在零位以下時(shí)， 則有U24 U68，則U2 0，不論u2與us是正半周還是負(fù)半周，負(fù)載電阻RL兩端得到的電壓uo始終為正。 當(dāng)x0時(shí)：u2與us為同頻反相。不論u2與us是正半周還是負(fù)半周，負(fù)載電阻RL兩端得到的輸出電壓uo表達(dá)式總是為 (4-39)波形圖（a） 被測(cè)位移變化波形圖; （b） 差動(dòng)變壓器激磁電壓波形; （c） 差動(dòng)變壓器輸出電壓波形 (d) 相敏檢波解調(diào)電壓波形； (e) 相敏檢波輸出電壓波形 xoou1ttu2oK1u1xusouoo

21、ttt(a)(b)(c)(d )(e) 三、三、 差動(dòng)變壓器式傳感器的應(yīng)用差動(dòng)變壓器式傳感器的應(yīng)用可直接用于位移測(cè)量，也可以測(cè)量與位移有關(guān)的任何機(jī)械量，如振動(dòng)、加速度、應(yīng)變、比重、張力和厚度等。 差分變壓器位移傳感器差分變壓器位移傳感器案例：案例：板的厚度測(cè)量板的厚度測(cè)量 案例：案例：張力測(cè)量張力測(cè)量3.3 3.3 渦流式傳感器渦流式傳感器原理原理: :渦流效應(yīng)渦流效應(yīng)電渦流的應(yīng)用電渦流的應(yīng)用 在我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常可以遇到在我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)?？梢杂龅?干凈、高效的干凈、高效的 電磁爐電磁爐電磁爐內(nèi)部的勵(lì)磁線圈電磁爐內(nèi)部的勵(lì)磁線圈電磁爐的工作原理電磁爐的工作原理 高頻電流高頻電流通過(guò)勵(lì)磁通過(guò)勵(lì)磁

22、線圈，產(chǎn)線圈，產(chǎn)生交變磁生交變磁場(chǎng)，在鐵場(chǎng)，在鐵質(zhì)鍋底會(huì)質(zhì)鍋底會(huì)產(chǎn)生無(wú)數(shù)產(chǎn)生無(wú)數(shù)的電渦流，的電渦流，使鍋底自使鍋底自行發(fā)熱，行發(fā)熱，燒開(kāi)鍋燒開(kāi)鍋 內(nèi)內(nèi) 的的 食食 物。物。一、電渦流傳感器的工作原理一、電渦流傳感器的工作原理 原線圈的等效阻抗原線圈的等效阻抗Z Z變化：變化：),(ZZ 二、二、 電渦流傳感器結(jié)構(gòu)及特性電渦流傳感器結(jié)構(gòu)及特性 電渦流探頭電渦流探頭外形外形交變磁場(chǎng)交變磁場(chǎng)電渦流探頭電渦流探頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu) 1電渦流線圈電渦流線圈 2探頭殼體探頭殼體 3殼體上的位置調(diào)節(jié)螺紋殼體上的位置調(diào)節(jié)螺紋 4印制線印制線路板路板 5夾持螺母夾持螺母 6電源指示燈電源指示燈 7閾值指示燈閾值指

23、示燈 8輸出屏蔽電輸出屏蔽電纜線纜線 9電纜插頭電纜插頭 CZF-1系列傳感器的性能系列傳感器的性能 分析上表請(qǐng)得出結(jié)論：分析上表請(qǐng)得出結(jié)論： 探頭的直徑與測(cè)量范圍及分辨力之間有何關(guān)系？探頭的直徑與測(cè)量范圍及分辨力之間有何關(guān)系？ 三、電渦流傳感器的測(cè)量電路三、電渦流傳感器的測(cè)量電路 1、電橋電路、電橋電路 2、諧振電路、諧振電路 ：調(diào)幅式（：調(diào)幅式（AM）電路）電路 石英振蕩器產(chǎn)生穩(wěn)頻、穩(wěn)幅高頻振蕩電壓石英振蕩器產(chǎn)生穩(wěn)頻、穩(wěn)幅高頻振蕩電壓(100kHz1MHz）用于激勵(lì)電）用于激勵(lì)電渦流線圈。金屬材料在高頻磁場(chǎng)中產(chǎn)生電渦流，引起電渦流線圈端電壓的渦流線圈。金屬材料在高頻磁場(chǎng)中產(chǎn)生電渦流，引起電

24、渦流線圈端電壓的衰減，再經(jīng)高放、檢波、低放電路，最終輸出的直流電壓衰減，再經(jīng)高放、檢波、低放電路，最終輸出的直流電壓Uo反映了金屬體反映了金屬體對(duì)電渦流線圈的影響（例如兩者之間的距離等參數(shù)）。對(duì)電渦流線圈的影響（例如兩者之間的距離等參數(shù)）。部分常用材料對(duì)振蕩器振幅的衰減系數(shù)部分常用材料對(duì)振蕩器振幅的衰減系數(shù) 人的手、泥土或裝滿水的玻璃杯能對(duì)人的手、泥土或裝滿水的玻璃杯能對(duì)振蕩器的振振蕩器的振幅產(chǎn)生明顯的衰減嗎？為什么？幅產(chǎn)生明顯的衰減嗎？為什么？ 圖3-15 CFZ1型電渦流傳感器測(cè)量電路放 大檢 波指 示RioLCUo四、四、渦流傳感器應(yīng)用實(shí)例渦流傳感器應(yīng)用實(shí)例1. 板厚檢測(cè)板厚檢測(cè) 圖3-

25、16 測(cè)厚儀測(cè)試系統(tǒng)圖 厚度給定系統(tǒng)S1檢波比較電壓檢波S2加法器指示儀表帶材xx1x2應(yīng)用實(shí)例：應(yīng)用實(shí)例：大直徑電渦流探雷器大直徑電渦流探雷器 應(yīng)用實(shí)例：應(yīng)用實(shí)例：420mA電渦流位移傳感器外形電渦流位移傳感器外形（參考德國(guó)圖爾克公司資料）（參考德國(guó)圖爾克公司資料）應(yīng)用實(shí)例：位移測(cè)量應(yīng)用實(shí)例：位移測(cè)量1、偏心和振動(dòng)檢測(cè)、偏心和振動(dòng)檢測(cè)2 2、通過(guò)測(cè)量間隙來(lái)測(cè)量徑向跳動(dòng)、通過(guò)測(cè)量間隙來(lái)測(cè)量徑向跳動(dòng)3 3、測(cè)量彎曲、波動(dòng)、變形、測(cè)量彎曲、波動(dòng)、變形 對(duì)橋梁、絲桿等機(jī)械結(jié)構(gòu)的對(duì)橋梁、絲桿等機(jī)械結(jié)構(gòu)的振動(dòng)測(cè)量，須使用多個(gè)傳感器。振動(dòng)測(cè)量，須使用多個(gè)傳感器。4 4、測(cè)量金屬薄膜、板材厚度電渦流測(cè)厚儀、測(cè)量金屬薄膜、板材厚度電渦流測(cè)厚儀 測(cè)量冷軋板厚測(cè)量冷軋板厚度度5 5、測(cè)量尺寸、公、測(cè)量尺寸、公差及零件識(shí)別差及零件識(shí)別 通過(guò)測(cè)量間隙來(lái)通過(guò)測(cè)量間隙來(lái)測(cè)定測(cè)定 熱膨脹引起的上下平熱膨脹引起的上下平移移6 6、振動(dòng)測(cè)量、振動(dòng)測(cè)量 汽輪機(jī)葉片測(cè)試汽輪機(jī)葉片測(cè)試測(cè)量懸臂梁的測(cè)量懸臂梁的振幅及頻率振幅及頻率案例：連續(xù)油管的橢圓度測(cè)量案例：連續(xù)油管的橢圓度測(cè)量Coiled TubeEddy Sensor Reference Circle應(yīng)用實(shí)例：轉(zhuǎn)速測(cè)量應(yīng)用實(shí)例：轉(zhuǎn)速測(cè)量 若轉(zhuǎn)軸上開(kāi)若轉(zhuǎn)軸上開(kāi)z z 個(gè)槽個(gè)槽( (或齒或齒) )，頻率計(jì)的讀數(shù)為