第四章電渦流傳感器

1、第四章第四章 電渦流傳感器電渦流傳感器章節(jié)導(dǎo)入：章節(jié)導(dǎo)入： 當(dāng)導(dǎo)體處于交變磁場中，鐵心會因電磁感應(yīng)在內(nèi)部產(chǎn)生當(dāng)導(dǎo)體處于交變磁場中，鐵心會因電磁感應(yīng)在內(nèi)部產(chǎn)生自行閉合的電渦流。在檢測領(lǐng)域，利用電渦流可進行非接觸測自行閉合的電渦流。在檢測領(lǐng)域，利用電渦流可進行非接觸測量。可測量工件尺寸、轉(zhuǎn)速、表面溫度、微小位移、振動以及量。可測量工件尺寸、轉(zhuǎn)速、表面溫度、微小位移、振動以及接近開關(guān)和無損探傷。接近開關(guān)和無損探傷。本章要點：本章要點： 1、電渦流、電渦流傳感器的工作原理傳感器的工作原理 2、掌握、掌握電渦流電渦流傳感器的測量轉(zhuǎn)換電路（傳感器的測量轉(zhuǎn)換電路（AM、FM） 3、電渦流電渦流傳感器的工作應(yīng)

2、用傳感器的工作應(yīng)用 4、電渦流式接近開關(guān)的原理、結(jié)構(gòu)、特性參數(shù)、應(yīng)用及、電渦流式接近開關(guān)的原理、結(jié)構(gòu)、特性參數(shù)、應(yīng)用及 掌握接線方法。掌握接線方法。第一節(jié)第一節(jié) 電渦流傳感器工作原理電渦流傳感器工作原理 1 1、電渦流效應(yīng)：、電渦流效應(yīng)： 由法拉第電磁感應(yīng)原理可知：一個塊狀金屬由法拉第電磁感應(yīng)原理可知：一個塊狀金屬導(dǎo)體置于變化的磁場中或在磁場中作用切割磁力導(dǎo)體置于變化的磁場中或在磁場中作用切割磁力線運動時，導(dǎo)體內(nèi)部會產(chǎn)生一圈圈閉和的電流，線運動時，導(dǎo)體內(nèi)部會產(chǎn)生一圈圈閉和的電流，這種電流叫電渦流，這種現(xiàn)象叫做電渦流效應(yīng)。這種電流叫電渦流，這種現(xiàn)象叫做電渦流效應(yīng)。根據(jù)電渦流效應(yīng)制作的傳感器稱電渦

3、流傳感器。根據(jù)電渦流效應(yīng)制作的傳感器稱電渦流傳感器。 變壓器和交流電動機的鐵心是用硅鋼片疊壓變壓器和交流電動機的鐵心是用硅鋼片疊壓而成，目的是減小渦流，避免發(fā)熱而成，目的是減小渦流，避免發(fā)熱一、電渦流效應(yīng)及肌膚效應(yīng)一、電渦流效應(yīng)及肌膚效應(yīng)第一節(jié)第一節(jié) 電渦流傳感器工作原理電渦流傳感器工作原理 電渦流效應(yīng)演示電渦流效應(yīng)演示 當(dāng)電渦流線當(dāng)電渦流線圈與金屬板的距圈與金屬板的距離離x 減小時，電減小時，電渦流線圈的等效渦流線圈的等效電感電感L 減小，等減小，等效電阻效電阻R 增大。增大。感抗感抗XL 的變化比的變化比 R 的變化的變化 大大 得得 多，流過電渦流多，流過電渦流線圈的電流線圈的電流 i1

4、 增增大。大。 2 2、集膚效應(yīng)、集膚效應(yīng) 集膚效應(yīng)與激勵源頻率集膚效應(yīng)與激勵源頻率f、工件的電導(dǎo)率、工件的電導(dǎo)率 、磁、磁導(dǎo)率導(dǎo)率 等有關(guān)。頻率等有關(guān)。頻率f越高，電渦流的滲透的深度就越高，電渦流的滲透的深度就越淺，集膚效應(yīng)越嚴(yán)重。越淺，集膚效應(yīng)越嚴(yán)重。 是電渦流傳感器工作原理示意圖。當(dāng)高頻是電渦流傳感器工作原理示意圖。當(dāng)高頻（100kHz左右）信號源產(chǎn)生的高頻電壓施加到一個靠左右）信號源產(chǎn)生的高頻電壓施加到一個靠近金屬導(dǎo)體附近的電感線圈近金屬導(dǎo)體附近的電感線圈L1時，將產(chǎn)生高頻磁場時，將產(chǎn)生高頻磁場H1。如被測導(dǎo)體置于該交變磁場范圍之內(nèi)時，被測導(dǎo)體就如被測導(dǎo)體置于該交變磁場范圍之內(nèi)時，被測

5、導(dǎo)體就產(chǎn)生電渦流產(chǎn)生電渦流i2。i2在金屬導(dǎo)體的縱深方向并不是均勻分在金屬導(dǎo)體的縱深方向并不是均勻分布的，而只集中在金屬導(dǎo)體的表面，這稱為集膚效應(yīng)布的，而只集中在金屬導(dǎo)體的表面，這稱為集膚效應(yīng)（也稱趨膚效應(yīng)）。（也稱趨膚效應(yīng)）。 二、等效阻抗分析二、等效阻抗分析 電渦流線圈受電渦流影響時的等效阻抗電渦流線圈受電渦流影響時的等效阻抗Z的函數(shù)的函數(shù)表達式為：表達式為： Z=R+jL=f（i1、f、 、 、r、x） 結(jié)論：結(jié)論：1 1、檢測深度的測量、檢測深度的測量 檢測深度與激勵頻率成反比關(guān)系。改變檢測深度與激勵頻率成反比關(guān)系。改變f，可，可控 制 檢 測 深 度 。 激 勵 源 頻 率 一 般

6、設(shè) 定 在控 制 檢 測 深 度 。 激 勵 源 頻 率 一 般 設(shè) 定 在100kHz1MHz。頻率越低，檢測深度越深。要使。頻率越低，檢測深度越深。要使電渦流深入導(dǎo)體，或要對遠距離金屬進行檢測，電渦流深入導(dǎo)體，或要對遠距離金屬進行檢測，可采用十幾千赫茲或幾十千赫茲頻率的激勵電源?？刹捎檬畮浊Ш掌澔驇资Ш掌濐l率的激勵電源。 2、間距、間距x的測量：的測量： 如果控制上式中的如果控制上式中的i1、f、 、 、r不變，電渦流不變，電渦流線圈的阻抗線圈的阻抗Z就成為間距就成為間距x的單值函數(shù)，這樣就成為的單值函數(shù)，這樣就成為非接觸測量位移的傳感器。非接觸測量位移的傳感器。3、多種用途：、多種用途

7、： 如果控制如果控制x、i1、f不變，就可以用來檢測與表面不變，就可以用來檢測與表面電導(dǎo)率電導(dǎo)率 有關(guān)的表面溫度、表面裂紋等參數(shù)，或者有關(guān)的表面溫度、表面裂紋等參數(shù)，或者用來檢測與材料磁導(dǎo)率用來檢測與材料磁導(dǎo)率 有關(guān)的材料型號、表面硬有關(guān)的材料型號、表面硬度等參數(shù)。度等參數(shù)。 三、電渦流與肌膚效應(yīng)舉例三、電渦流與肌膚效應(yīng)舉例電磁爐的工作原理電磁爐的工作原理 高高頻電流通過頻電流通過勵磁線圈，勵磁線圈，產(chǎn)生交變磁產(chǎn)生交變磁場，在鐵質(zhì)場，在鐵質(zhì)鍋底會產(chǎn)生鍋底會產(chǎn)生無數(shù)的電渦無數(shù)的電渦流，使鍋底流，使鍋底自行發(fā)熱，自行發(fā)熱，燒開鍋燒開鍋 內(nèi)內(nèi) 的的 食食 物。物。電磁爐內(nèi)部的勵磁線圈電磁爐內(nèi)部的勵磁

8、線圈第二節(jié)第二節(jié) 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1、電渦流探頭電渦流探頭外形外形交變磁場交變磁場一、電渦流探頭的結(jié)構(gòu)：一、電渦流探頭的結(jié)構(gòu)：2、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印制線路板印制線路板 5夾持螺母夾持螺母 6電源指示燈電源指示燈 7閾值指示燈閾值指示燈 8輸出屏蔽電纜線輸出屏蔽電纜線 9電纜插頭電纜插頭 二、二、CZF-1CZF-1系列傳感器的性能系列傳感器的性能 分析上表請得出結(jié)論：分析上表請得出結(jié)論： 探頭的直徑越大，測量范圍也越大，分辨力探頭的直徑越大，測量范圍也越

9、大，分辨力越差，靈敏度越低越差，靈敏度越低。 型號型號線性范線性范圍圍/um線圈外徑線圈外徑/mm分辨力分辨力/um線性誤線性誤差差(%)使用溫度使用溫度/0CCZF-1000CZF-10001000713-15+80CZF-3000CZF-300030001533-15+80CZF-5000CZF-500050002853-15+80舉例：舉例：探頭的直徑越大，測量范圍也越大，分辨力探頭的直徑越大，測量范圍也越大，分辨力越差，靈敏度越低。但越差，靈敏度越低。但大直徑電渦流探雷器定性測大直徑電渦流探雷器定性測量。量。 三、被測體材料、形狀、大小對靈敏度的影響三、被測體材料、形狀、大小對靈敏度的

10、影響1 1、被測體為圓盤狀物體的平面時，物體的直徑大、被測體為圓盤狀物體的平面時，物體的直徑大 于線圈直徑的于線圈直徑的2 2倍以上，否則將使靈敏度降低；倍以上，否則將使靈敏度降低； 被測體為軸狀圓柱體的圓弧表面時，它的直徑被測體為軸狀圓柱體的圓弧表面時，它的直徑 應(yīng)大于線圈直徑的應(yīng)大于線圈直徑的4 4倍以上。倍以上。2 2、被測物體厚度為、被測物體厚度為0.2mm0.2mm3 3、測量時，盡量避開其它導(dǎo)體，以免干擾磁場，、測量時，盡量避開其它導(dǎo)體，以免干擾磁場， 引起線圈的附加損失。引起線圈的附加損失。第三節(jié)第三節(jié) 測量轉(zhuǎn)換電路測量轉(zhuǎn)換電路 電渦流探頭與被測金屬之間的互感量變化可以電渦流探頭

11、與被測金屬之間的互感量變化可以轉(zhuǎn)換為探頭線圈的等效阻抗以及品質(zhì)因數(shù)轉(zhuǎn)換為探頭線圈的等效阻抗以及品質(zhì)因數(shù)Q Q等參數(shù)的等參數(shù)的變化。因此測量轉(zhuǎn)換電路的任務(wù)是將這些參數(shù)轉(zhuǎn)換變化。因此測量轉(zhuǎn)換電路的任務(wù)是將這些參數(shù)轉(zhuǎn)換為頻率、電壓、電流。相應(yīng)地有調(diào)頻法、調(diào)幅法和為頻率、電壓、電流。相應(yīng)地有調(diào)頻法、調(diào)幅法和電橋法，本次學(xué)習(xí)調(diào)頻法和調(diào)幅法。電橋法，本次學(xué)習(xí)調(diào)頻法和調(diào)幅法。1 1、調(diào)幅式電路：、調(diào)幅式電路：AMAM1、諧振時：、諧振時： 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）用于激勵電渦流線圈。金屬材料遠離）用于激勵電渦流線圈。金屬材料遠離探頭，調(diào)節(jié)探

12、頭，調(diào)節(jié)C0，產(chǎn)生諧振輸出較大產(chǎn)生諧振輸出較大Uo2、被測體靠近探頭時：、被測體靠近探頭時： 在高頻磁場中產(chǎn)生電渦流，引起電渦流線圈端電在高頻磁場中產(chǎn)生電渦流，引起電渦流線圈端電壓的衰減，再經(jīng)高放、檢波、低放電路，最終輸出的壓的衰減，再經(jīng)高放、檢波、低放電路，最終輸出的直流電壓直流電壓Uo反映了金屬體對電渦流線圈的影響（例如反映了金屬體對電渦流線圈的影響（例如兩者之間的距離等參數(shù)）。兩者之間的距離等參數(shù)）。 被測體可以是導(dǎo)磁性物體也可以是非導(dǎo)磁性物體，被測體可以是導(dǎo)磁性物體也可以是非導(dǎo)磁性物體，與探頭間距越小，輸出電壓就越低。與探頭間距越小，輸出電壓就越低。 缺點是：不是線性關(guān)系，必須用千分尺

13、逐點標(biāo)定缺點是：不是線性關(guān)系，必須用千分尺逐點標(biāo)定后經(jīng)計算機線性化處理用數(shù)碼管顯示。后經(jīng)計算機線性化處理用數(shù)碼管顯示。 溫漂較大，需要采取補償電路。溫漂較大，需要采取補償電路。3、部分常用材料對振蕩器振幅的衰減系數(shù)、部分常用材料對振蕩器振幅的衰減系數(shù) 結(jié)論：結(jié)論： 由表可知由表可知 人的手、泥土或裝滿水的玻璃杯不能對人的手、泥土或裝滿水的玻璃杯不能對振蕩器的振幅產(chǎn)生明顯的衰減。振蕩器的振幅產(chǎn)生明顯的衰減。材料材料衰減系數(shù)衰減系數(shù)鋼鋼1 1不銹鋼不銹鋼0 0.85.85黃銅黃銅0 0.3.3銅銅0 0.4.4水水0 0.01.01二、調(diào)頻（二、調(diào)頻（FMFM）式電路）式電路(100kHz1MHz

14、） 1、原理、原理 將探頭線圈的電感量將探頭線圈的電感量L與微調(diào)電容與微調(diào)電容C0構(gòu)成構(gòu)成LC振蕩器，以振蕩器，以振蕩器的頻率振蕩器的頻率f作為輸出量，此頻率可以通過作為輸出量，此頻率可以通過f/V轉(zhuǎn)換器（鑒頻轉(zhuǎn)換器（鑒頻器）轉(zhuǎn)換成電壓，由表頭顯示，也可以將頻率信號（器）轉(zhuǎn)換成電壓，由表頭顯示，也可以將頻率信號（TTL）送到計算機的計數(shù)定時器，測量出頻率。送到計算機的計數(shù)定時器，測量出頻率。 并聯(lián)諧振回路的諧振頻率并聯(lián)諧振回路的諧振頻率 01 4-32fLC 電渦流線圈與被測體的距離電渦流線圈與被測體的距離x 改變時，電改變時，電渦流線圈的電感量渦流線圈的電感量L 也隨之改變，引起也隨之改變，

15、引起LC 振蕩振蕩器的輸出頻率變化，當(dāng)線圈探頭與被測導(dǎo)體距器的輸出頻率變化，當(dāng)線圈探頭與被測導(dǎo)體距離變小時，電渦流線圈的電感量隨之變小，引離變小時，電渦流線圈的電感量隨之變小，引起起LC振蕩器的輸出頻率變高，此頻率可用計算振蕩器的輸出頻率變高，此頻率可用計算機測得。如果要用模擬儀表進行顯示或記錄時，機測得。如果要用模擬儀表進行顯示或記錄時，必須使用鑒頻器，將必須使用鑒頻器，將 f轉(zhuǎn)換為電壓轉(zhuǎn)換為電壓 Uo 。 2、鑒頻器特性、鑒頻器特性 使用鑒使用鑒頻器可以將頻器可以將 f 轉(zhuǎn)換為電轉(zhuǎn)換為電壓壓 Uo鑒頻器的輸出電壓與輸入頻率成正比、線性關(guān)系鑒頻器的輸出電壓與輸入頻率成正比、線性關(guān)系Uo/Vf

16、/KHzUoHUo0UoLfHf0fL鑒頻器舉例說明：鑒頻器舉例說明： 計算電渦計算電渦流線圈和金屬距流線圈和金屬距離無窮大時的鑒離無窮大時的鑒頻器輸出電壓頻器輸出電壓UO0 ；若電渦流；若電渦流線圈靠近金屬后，線圈靠近金屬后，電渦流探頭的輸電渦流探頭的輸出頻率出頻率f 上升為上升為500kHz，頻率，頻率 f 為為500kHz，輸出電壓為輸出電壓為TTL高電頻高電頻5V。-5-4-2200400500第四節(jié)第四節(jié) 電渦流傳感器的應(yīng)用電渦流傳感器的應(yīng)用 電渦流探頭線圈的阻抗受眾多因素影響，例如金電渦流探頭線圈的阻抗受眾多因素影響，例如金屬材料的厚度、尺寸、形狀、電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、表面屬材料的厚度

17、、尺寸、形狀、電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、表面因素、距離等。只要固定一個量就可以用電渦流傳感因素、距離等。只要固定一個量就可以用電渦流傳感器來測量剩下的一個因素。應(yīng)用十分廣泛，屬于定性器來測量剩下的一個因素。應(yīng)用十分廣泛，屬于定性測量。測量。 如果要做定量測量，也要用到前面學(xué)習(xí)的逐點標(biāo)如果要做定量測量，也要用到前面學(xué)習(xí)的逐點標(biāo)定、計算機線性糾正。本節(jié)課就位移、振動、轉(zhuǎn)速、定、計算機線性糾正。本節(jié)課就位移、振動、轉(zhuǎn)速、鍍層厚度、安全檢查門、表面探傷六個應(yīng)用加以學(xué)習(xí)。鍍層厚度、安全檢查門、表面探傷六個應(yīng)用加以學(xué)習(xí)。1、測量過程：、測量過程： 電渦流位移傳感器是一種輸出為模擬電壓的電子電渦流位移傳感器是一種輸出

18、為模擬電壓的電子器件。接通電源后，在電渦流探頭的有效面（感應(yīng)工器件。接通電源后，在電渦流探頭的有效面（感應(yīng)工作面）將產(chǎn)生一個交變磁場。作面）將產(chǎn)生一個交變磁場。 當(dāng)金屬物體接近此感當(dāng)金屬物體接近此感應(yīng)面時，金屬表面將吸取電渦流探頭中的高頻振蕩能應(yīng)面時，金屬表面將吸取電渦流探頭中的高頻振蕩能量，使振蕩器的輸出幅度線性地衰減，根據(jù)衰減量的量，使振蕩器的輸出幅度線性地衰減，根據(jù)衰減量的變化，可地計算出與被檢物體的距離、振動等參數(shù)。變化，可地計算出與被檢物體的距離、振動等參數(shù)。這種位移傳感器屬于非接觸測量，工作時不受灰塵等這種位移傳感器屬于非接觸測量，工作時不受灰塵等非金屬因素的影響，壽命較長，可在各

19、種惡劣條件下非金屬因素的影響，壽命較長，可在各種惡劣條件下使用。使用。一、位移測量一、位移測量2、位移測量儀外形與探頭、位移測量儀外形與探頭 位移測量包含：位移測量包含： 偏心、間隙、位置、傾斜、彎曲、變形、移動、偏心、間隙、位置、傾斜、彎曲、變形、移動、圓度、沖擊、偏心率、沖程、寬度等等。來自不同圓度、沖擊、偏心率、沖程、寬度等等。來自不同應(yīng)用領(lǐng)域的許多量都可歸結(jié)為位移或間隙變化。應(yīng)用領(lǐng)域的許多量都可歸結(jié)為位移或間隙變化。齊平式探頭安裝時可以不高出齊平式探頭安裝時可以不高出安裝面，不易被損害。安裝面，不易被損害。 （1）當(dāng)被測面是平面時，）當(dāng)被測面是平面時，以正對探頭中心線的點為中以正對探頭

20、中心線的點為中心，被測面直徑大于心，被測面直徑大于1.5倍的倍的探頭直徑。探頭直徑。 （2）被測體為圓軸，且）被測體為圓軸，且探頭中心線與軸心線正交時，探頭中心線與軸心線正交時，被測軸直徑為探頭直徑被測軸直徑為探頭直徑3倍倍以上。以上。 （3）被測物體厚度越大，）被測物體厚度越大，靈敏度越低。靈敏度越低。60電渦流位移傳感器電渦流位移傳感器探頭的選擇：探頭的選擇：電渦流電渦流位移變送位移變送器器舉例：軸向位移的監(jiān)測舉例：軸向位移的監(jiān)測 設(shè)備停機檢修時，將探頭安裝在與軸連器設(shè)備停機檢修時，將探頭安裝在與軸連器2mm2mm的基的基座上，調(diào)節(jié)二次儀表使示值為零。汽輪機啟動后，長座上，調(diào)節(jié)二次儀表使示

21、值為零。汽輪機啟動后，長期監(jiān)測其位移量，由于軸向推力和軸承的磨損面使探期監(jiān)測其位移量，由于軸向推力和軸承的磨損面使探頭與軸連器的間隙變小，二次儀表的輸出電壓由零增頭與軸連器的間隙變小，二次儀表的輸出電壓由零增大。設(shè)定危險值（大。設(shè)定危險值（0.9mm0.9mm），二次儀表發(fā)出報警信號。），二次儀表發(fā)出報警信號。3 3、（補充知識）儀表的、（補充知識）儀表的NPNNPN和和PNPPNP輸出模式輸出模式四線制電渦流位移傳感器的接線說明四線制電渦流位移傳感器的接線說明 該位移傳感器同時具備兩種動作輸出狀態(tài)，用該位移傳感器同時具備兩種動作輸出狀態(tài)，用戶可選擇從高電壓向低電壓轉(zhuǎn)變、和從低電壓向高戶可選擇

22、從高電壓向低電壓轉(zhuǎn)變、和從低電壓向高電壓轉(zhuǎn)變兩種方式，分別稱為電壓轉(zhuǎn)變兩種方式，分別稱為NPNNPN和和PNPPNP輸出模式，輸出模式，俗稱為常開輸出或常閉輸出模式。俗稱為常開輸出或常閉輸出模式。位移傳感器位移傳感器DC（ + V）DC（0V）模擬輸出（高、低電壓轉(zhuǎn)換）模擬輸出（高、低電壓轉(zhuǎn)換）模擬輸出（低、高電壓轉(zhuǎn)換）模擬輸出（低、高電壓轉(zhuǎn)換）儀表的儀表的NPNNPN和和PNPPNP輸出模式輸出模式如果輸入一個高電平，而輸出需要一個低電平時，首選如果輸入一個高電平，而輸出需要一個低電平時，首選擇擇npnnpn如果輸入一個低電平，而輸出需要一個低電平時，首選如果輸入一個低電平，而輸出需要一個低

23、電平時，首選擇擇pnppnp如果輸入一個低電平，而輸出需要一個高電平時，首選如果輸入一個低電平，而輸出需要一個高電平時，首選擇擇npnnpn如果輸入一個高電平，而輸出需要一個高電平時，首選如果輸入一個高電平，而輸出需要一個高電平時，首選擇擇pnppnp輸出形式：輸出形式：分分npnnpn二線，二線，npnnpn三線，三線，npnnpn四線，四線，pnppnp二線，二線，pnppnp三線，三線，pnppnp四線，四線，acac二線，二線，acac五線（自帶五線（自帶繼電器）繼電器） 4 4、測量金屬薄膜、板材厚度電渦流測厚儀、測量金屬薄膜、板材厚度電渦流測厚儀 測量冷軋板厚度測量冷軋板厚度5 5

24、、測量尺寸、公、測量尺寸、公差及零件識別差及零件識別 通過測量間隙來通過測量間隙來測定測定 熱膨脹引起的上下平移熱膨脹引起的上下平移xx6 6、位移的標(biāo)定方法、位移的標(biāo)定方法 使用千分尺，逐一對照測量電路的輸出電壓使用千分尺，逐一對照測量電路的輸出電壓及數(shù)顯表讀數(shù)，列出對照表，存入計算機，從而及數(shù)顯表讀數(shù)，列出對照表，存入計算機，從而達到線性化的目的。達到線性化的目的。二、振動測量二、振動測量1 1、測量過程：、測量過程： 用多個傳感器放在機械不同部位檢測，得到各個用多個傳感器放在機械不同部位檢測，得到各個位置的振幅值和相位值，畫出振動波形圖，由頻譜儀位置的振幅值和相位值，畫出振動波形圖，由頻

25、譜儀分析輸出波形的振幅及頻率，頻譜儀在第九章學(xué)習(xí)。分析輸出波形的振幅及頻率，頻譜儀在第九章學(xué)習(xí)。xy 3 3、汽輪機葉片測試汽輪機葉片測試 2、測量懸臂梁測量懸臂梁的振幅及頻率的振幅及頻率4、偏心和振動檢測、偏心和振動檢測通過測量間隙來測量徑通過測量間隙來測量徑向跳動向跳動5 5、測量彎曲、波動、變形、測量彎曲、波動、變形 對橋梁、絲桿等機械結(jié)構(gòu)的振動測量，須使用對橋梁、絲桿等機械結(jié)構(gòu)的振動測量，須使用多個傳感器。多個傳感器。調(diào)頻法測量振動的波形調(diào)頻法測量振動的波形三、轉(zhuǎn)速測量三、轉(zhuǎn)速測量 1 1、測量過程：、測量過程： 若轉(zhuǎn)軸上開若轉(zhuǎn)軸上開z z 個槽個槽( (或齒或齒) )，頻率計的讀數(shù)為

26、，頻率計的讀數(shù)為f（單位為（單位為Hz），則轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速），則轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速n（單位為（單位為r/min）的）的計算公式為：計算公式為： 60 fnz2 2、齒輪轉(zhuǎn)速測量舉例、齒輪轉(zhuǎn)速測量舉例 例：例： 下圖中，設(shè)齒下圖中，設(shè)齒數(shù)數(shù)z z =48，測得頻率，測得頻率 f=120Hz， 求該齒輪的轉(zhuǎn)速求該齒輪的轉(zhuǎn)速n 。結(jié)論：結(jié)論：1500r/min電動機電動機轉(zhuǎn)速測量轉(zhuǎn)速測量四、鍍層厚度測量四、鍍層厚度測量 1、測量過程：、測量過程： 由于存在集膚效應(yīng)，鍍層或箔層越薄，電渦流越由于存在集膚效應(yīng)，鍍層或箔層越薄，電渦流越小。測量前，可先用電渦流測厚儀對標(biāo)準(zhǔn)厚度的鍍層小。測量前，可先用電渦流測厚儀對標(biāo)準(zhǔn)

27、厚度的鍍層和銅箔作出和銅箔作出“厚度厚度- -輸出輸出”電壓的標(biāo)定曲線，以便測電壓的標(biāo)定曲線，以便測量時對照。量時對照。 測量金屬鍍層或絕緣層厚度測量金屬鍍層或絕緣層厚度x鍍層厚度鍍層厚度電渦流鍍層測厚儀電渦流鍍層測厚儀五、電渦流式通道安全檢查門五、電渦流式通道安全檢查門 1 1、測量過程：、測量過程： 安檢門的內(nèi)部設(shè)置有發(fā)射線安檢門的內(nèi)部設(shè)置有發(fā)射線圈和接收線圈。當(dāng)有金屬物體通圈和接收線圈。當(dāng)有金屬物體通過時，過時，10KHz10KHz的音頻信號產(chǎn)生的交的音頻信號產(chǎn)生的交變磁場就會在該金屬導(dǎo)體表面產(chǎn)變磁場就會在該金屬導(dǎo)體表面產(chǎn)生電渦流，會在接收線圈中感應(yīng)生電渦流，會在接收線圈中感應(yīng)出電壓，計

28、算機根據(jù)感應(yīng)電壓的出電壓，計算機根據(jù)感應(yīng)電壓的大小、相位來判定金屬物體的大大小、相位來判定金屬物體的大小。小。在安檢門的側(cè)面還安裝一臺在安檢門的側(cè)面還安裝一臺“軟軟x x光光”掃描儀，它對人體、膠掃描儀，它對人體、膠卷無害，用軟件處理的方法，可卷無害，用軟件處理的方法，可合成完整的光學(xué)圖像。合成完整的光學(xué)圖像。 安檢門演示安檢門演示當(dāng)有金屬物體穿當(dāng)有金屬物體穿越安檢門時報警越安檢門時報警六、電渦流表面探傷六、電渦流表面探傷 1 1、測量過程：、測量過程： 檢查金屬表面（已涂防銹漆）的裂紋以及焊接處的缺陷等。檢查金屬表面（已涂防銹漆）的裂紋以及焊接處的缺陷等。在探傷中，傳感器應(yīng)與被測導(dǎo)體保持距離

29、不變。由于缺陷將引在探傷中，傳感器應(yīng)與被測導(dǎo)體保持距離不變。由于缺陷將引起導(dǎo)體電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率的變化，使電渦流變小，從而引起輸出起導(dǎo)體電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率的變化，使電渦流變小，從而引起輸出電壓的變化。電壓的變化。 在頻譜儀，接收線圈同名端相連的差動電路可將環(huán)境溫度在頻譜儀，接收線圈同名端相連的差動電路可將環(huán)境溫度變化、表面硬度、機械傳動不均勻、抖動的信號相互抵消。當(dāng)變化、表面硬度、機械傳動不均勻、抖動的信號相互抵消。當(dāng)裂紋進入左右接收線圈時，因相位上有先后差別，信號無法抵裂紋進入左右接收線圈時，因相位上有先后差別，信號無法抵消，產(chǎn)生輸出電壓。消，產(chǎn)生輸出電壓。2 2、探傷儀外形、探傷儀外形滾子渦流探傷

30、機滾子渦流探傷機 滾子渦流探傷機是由計算機控滾子渦流探傷機是由計算機控制的軸承滾子表面微裂紋探傷的專制的軸承滾子表面微裂紋探傷的專用設(shè)備，可探出深用設(shè)備，可探出深 30m的表面微的表面微小裂紋。小裂紋。臺式探傷儀臺式探傷儀用掌上型電渦流探傷儀檢測飛機裂紋用掌上型電渦流探傷儀檢測飛機裂紋手持式裂紋測量儀進行油管探傷手持式裂紋測量儀進行油管探傷花瓣阻抗圖花瓣阻抗圖 從該圖中判斷裂紋的長短、深淺、走向。黑色為反視報從該圖中判斷裂紋的長短、深淺、走向。黑色為反視報警區(qū)，當(dāng)警區(qū)，當(dāng)8字花瓣圖形超出報警區(qū)時視為超標(biāo)，產(chǎn)生報警信號。字花瓣圖形超出報警區(qū)時視為超標(biāo)，產(chǎn)生報警信號。 接近開關(guān)又稱無觸點開關(guān)，它能

31、在一定的距離接近開關(guān)又稱無觸點開關(guān)，它能在一定的距離（幾毫米至幾十毫米）內(nèi)檢測有無物體靠近。當(dāng)物體（幾毫米至幾十毫米）內(nèi)檢測有無物體靠近。當(dāng)物體與其接近到設(shè)定距離時，就發(fā)出動作信號，多數(shù)能直與其接近到設(shè)定距離時，就發(fā)出動作信號，多數(shù)能直接驅(qū)動中間繼電器。接驅(qū)動中間繼電器。 用于高速計數(shù)、測速，確定物體存在和位置，測用于高速計數(shù)、測速，確定物體存在和位置，測量物體和液位，用于人體保護和防盜以及無觸點按鈕。量物體和液位，用于人體保護和防盜以及無觸點按鈕。第五節(jié)第五節(jié) 接近開關(guān)簡介接近開關(guān)簡介與機械開關(guān)相比，接近開關(guān)具有如下特點：與機械開關(guān)相比，接近開關(guān)具有如下特點：非接觸檢測，不影響被測物的運行工

32、況非接觸檢測，不影響被測物的運行工況不產(chǎn)生機械磨損和疲勞損傷，工作壽命長不產(chǎn)生機械磨損和疲勞損傷，工作壽命長響應(yīng)快，一般響應(yīng)時間可達幾毫秒或十幾毫秒響應(yīng)快，一般響應(yīng)時間可達幾毫秒或十幾毫秒采用全密封結(jié)構(gòu)，防潮、防塵性能較好，工作可靠性強采用全密封結(jié)構(gòu)，防潮、防塵性能較好，工作可靠性強無觸點、無火花、無噪聲，所以適用于要求防爆的場合無觸點、無火花、無噪聲，所以適用于要求防爆的場合 （防爆型）（防爆型）輸出信號大，易于與計算機或輸出信號大，易于與計算機或PLC等接口等接口體積小，安裝、調(diào)整方便。它的缺點是體積小，安裝、調(diào)整方便。它的缺點是“觸點觸點”容量較小，容量較小， 輸出短路時易燒毀輸出短路時

33、易燒毀一、一、接近開關(guān)的特點：接近開關(guān)的特點：自感式、差動變壓器式：對導(dǎo)磁物體自感式、差動變壓器式：對導(dǎo)磁物體電渦流式：對導(dǎo)電良好的金屬電渦流式：對導(dǎo)電良好的金屬電容式：對接地的金屬或地電位的導(dǎo)電物體電容式：對接地的金屬或地電位的導(dǎo)電物體磁性干簧開關(guān)（干簧管）：對磁性較強的物體磁性干簧開關(guān)（干簧管）：對磁性較強的物體霍爾式：對磁性物體霍爾式：對磁性物體光電傳感器、微波和超聲波傳感器屬于電子光電傳感器、微波和超聲波傳感器屬于電子開關(guān)，檢測距離可較大。開關(guān)，檢測距離可較大。二、二、接近開關(guān)的分類接近開關(guān)的分類（1）額定動作距離）額定動作距離 在規(guī)定的條件下所測定到的接近開關(guān)的在規(guī)定的條件下所測定到

34、的接近開關(guān)的 動作距離（單位為動作距離（單位為mm）；）；（2）工作距離）工作距離 接近開關(guān)在實際使用中被設(shè)定的安裝距離。在接近開關(guān)在實際使用中被設(shè)定的安裝距離。在 此距離內(nèi)，不產(chǎn)生誤動作；此距離內(nèi)，不產(chǎn)生誤動作；（3）動作滯差）動作滯差 指動作距離與復(fù)位距離之差的絕對值。滯差大、指動作距離與復(fù)位距離之差的絕對值。滯差大、 對外界的干擾以及被測物的抖動等的抗干擾能力就強；對外界的干擾以及被測物的抖動等的抗干擾能力就強；（4）重復(fù)定位精度）重復(fù)定位精度(重復(fù)性重復(fù)性) 它表征多次測量動作距離。其數(shù)它表征多次測量動作距離。其數(shù) 值的離散性的大小一般為動作距離的值的離散性的大小一般為動作距離的1%5

35、%。離散性。離散性 越小，重復(fù)定位精度越高。越小，重復(fù)定位精度越高。 （5）動作頻率）動作頻率 指每秒連續(xù)不斷地進入接近開關(guān)的動作距離后指每秒連續(xù)不斷地進入接近開關(guān)的動作距離后 又離開的被測物個數(shù)或次數(shù)。又離開的被測物個數(shù)或次數(shù)。三、接近開關(guān)的主要性能指標(biāo)三、接近開關(guān)的主要性能指標(biāo) 四、四、接近開關(guān)的規(guī)格及接線方式接近開關(guān)的規(guī)格及接線方式 棕色引線為正電源（棕色引線為正電源（1835V）藍色接地（電源）藍色接地（電源負極）黑色為輸出端。有常開、常閉之分，可選用繼負極）黑色為輸出端。有常開、常閉之分，可選用繼電器電器NPN、OC門門輸出型，有輸出型，有PNP、NPN型，常用型，常用NPN常開型。

36、常開型。 三線制接近開關(guān)三線制接近開關(guān) 感辨頭感辨頭鑒幅鑒幅電路電路+VccOUTGND 四、四、接近開關(guān)的規(guī)格及接線方式接近開關(guān)的規(guī)格及接線方式 NPN、OC門常開輸出電路接法門常開輸出電路接法 +Vcc24VKAOUTGNDVD續(xù)流續(xù)流 當(dāng)被測物體未靠近接近開關(guān)時，當(dāng)被測物體未靠近接近開關(guān)時，UB=0，IB=0，OC門截止，門截止，OUT端為高阻態(tài)（接入負載后為接近電端為高阻態(tài)（接入負載后為接近電源電壓的高電平）；當(dāng)被測體靠近到動作距離（源電壓的高電平）；當(dāng)被測體靠近到動作距離（xnin）時，時，OC門的輸出端對地導(dǎo)通，門的輸出端對地導(dǎo)通，OUT端對地為低電平端對地為低電平（約（約0.3V）。將中間繼電器）。將中間繼電器KA跨接在跨接在+VCC與與OUT端端上時，上時，KA就處于吸合（得電）狀態(tài)。就處于吸合（得電）狀態(tài)。 當(dāng)被測物體遠離該接近開關(guān)，到達當(dāng)被測物體遠離該接近開關(guān)，到達xmax時，時，OC門再次截止，門再次截止，KA失電。通常將接近開關(guān)設(shè)計為具失電。通常將接近開關(guān)設(shè)計為具有有“施密特特性施密特特性”，x為接近開關(guān)的動作滯差（也為接近開關(guān)的動作滯差（也稱為稱為“動作回差動作回差”）?；夭钤酱螅箼C械振動干擾）。回差越大，