涡流式传感器的变换原理,是利用金属导体在交流磁场中的涡电流效应。如图1所示,金属板置于一只线圈的附近,它们之间相互的间距为。当线圈输入一交变电流i0时,便产生交变磁通量。金属板在此交变磁场中会产生感应电流i,这种电流在金属体内是闭合的,所以称之为“涡电流”或“涡流”。涡流的大小与金属板的电阻率、磁导率、厚度h、金属板与线圈的距离、激励电流角频率等参数有关。若改变其中某一参数,而固定其他参数不变,就可根据涡流的变化测量该参数。 本文来自www.eadianqi.com 涡流式传感器可分为高频反射式和低频透射式两种。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 (1)高频反射式涡流传感器 如图1所示,高频(>1MHz)激励电流产生的高频磁场作用于金属板的表面,由于集肤效应,在金属板表面将形成涡电流。与此同时,该涡流产生的交变磁场又反作用于线圈,引起线圈自感L或阻抗的变化,其变化与距离、金属板的电阻率、磁导率、激励电流i及角频率等有关,若只改变距离而保持其他系数不变,则可将位移的变化转换为线圈自感的变化,通过测量电路转换为电压输出。高频反射式涡流传感器多用于位移测量。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
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图1 可变磁阻螺管型传感器 图2 高频反射式涡流传感器 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 (2)低频透射式涡流传感器 低频透射式涡流传感器的工作原理如图2所示,发射线圈和接收线圈分别置于被测金属板材料G的上、下方。由于低频磁场集肤效应小,渗透深,当低频(音频范围)电压加到线圈的两端后,所产生磁力线的一部分透过金属板材料G,使线圈产生电感应电动势。但由于涡流消耗部分磁场能量,使感应电动势减少,当金属板材料G越厚时,损耗的能量越大,输出电动势越小。因此,的大小与G的厚度及材料的性质有关。试验表明,随材料厚度入的增加按负指数规律减少,如图4-11(b)所示,因此,若金属板材料的性质一定,则利用的变化即可测量其厚度。 本文来自www.eadianqi.com |