成都信息工程（成都信工学院）：电子工业出版社《传感器与检测技术》教学资源（PPT课件）第3章 变阻抗式传感器原理与应用 3.4 电涡流式传感器

忘電子工出版社 34电涡流式传感器 当导体置于交变磁场或在固定磁场中运动时, 导体内引起感应电流,此电流在导体内闭合称 为涡流。 穿透深度b=50302 C u, f 式中,p导体电阻率(g2cm) 导体相对磁导率; f—交变磁场频率(Hz)

3.4 电涡流式传感器 当导体置于交变磁场或在固定磁场中运动时， 导体内引起感应电流，此电流在导体内闭合,称 为涡流。 返 回 上一页 下一页 5030 (cm) f h  r  穿透深度 = 式中, ρ——导体电阻率(Ω·cm)； r——导体相对磁导率； ƒ ——交变磁场频率(Hz)

子工業出版社 USTRY 电涡流式传感器 3.4.1高频反射式涡流传感器 34.2低频透射式涡流传感器 ·3.43涡流式传感器的应用

电涡流式传感器 3.4.1 高频反射式涡流传感器 3.4.2 低频透射式涡流传感器 3.4.3 涡流式传感器的应用 返 回 上一页 下一页

電子工業出社 USTRY 341高频反射式涡流传感器 基本原理 2.等效电路 3.传感器的结构 4.测量电路

3.4.1 高频反射式涡流传感器 1. 基本原理 2．等效电路 3. 传感器的结构 4. 测量电路 返 回 上一页 下一页

電子工業出社 1.基本原理 PUBLISHING HOUSE OF ELECTRONICS INDUSTRY 线圈置于金属导体附近: H 线圈L 线圈中通以高频信号i 正弦交变磁场H1 H 金属板 金属导体内就会产生涡流 i(p,μ,D) 涡流产生电磁场 反作用于线圈,改变了电感 电感变化程度取于线圈L的外形尺寸,线圈L至金属板之间的距离, 金属板材料的电阻率和磁导率以及的频率等

1. 基本原理 线圈置于金属导体附近： 线圈中通以高频信号 i1 正弦交变磁场 H1 金属导体内就会产生涡流 涡流产生电磁场 反作用于线圈 ,改变了电感 电感变化程度取于线圈L的外形尺寸，线圈L至金属板之间的距离， 金属板材料的电阻率和磁导率 以及的频率等 返 回 上一页 下一页

忘電子工業出社 2.等效电路 R L(1-K2) R C RK2 C M RE 电感L表示金属板对涡流呈现的电感效应 电阻R表示在金属板上的涡流损耗 互感系数M表示L与原线圈L之间的相互作用 R为原线圈L的损耗电阻 C为线圈与装置的分布电容 上一页

2． 等效电路 电感LE表示金属板对涡流呈现的电感效应 电阻RE表示在金属板上的涡流损耗 互感系数M表示LE与原线圈L之间的相互作用 R为原线圈L的损耗电阻 C为线圈与装置的分布电容 返 回 上一页 下一页

電子工業出社 USTRY 考虑到涡流的反射作用,L两端的阻抗Z可用下式表示 Z=R+/m+、M2 R+oL E R+j(1+k2) JOLK R-LK2 式中,0信号源的角频率; K耦合系数 K2=ME/(LLE)

2 2 2 2 2 1 1 1 (1 ) j LK R LK R j L K R j L M Z R j L E E E L + = + + + = + +      考虑到涡流的反射作用，L两端的阻抗ZL可用下式表示 式中,ω——信号源的角频率； K——耦合系数， K2=M2／(L·LE )。 返 回 上一页 下一页

忘電子工掌出社 计算邻近高频线圈的金属板呈现的电感效应与涡流损耗之间 的数量关系可以进行估计 表34.1不同频率时的感抗分量与电阻分量 频率 感抗 电阻R2() MH,) OLs(Q2) p=1(2·cm o=100t·CM 0.002 0.02 10 1.0 0.0063 0.063 100 10.0 0.02 0.2 金属板对涡流呈现的电感效应可以用许多大小不同的电感线圈 按一定方式结合起来的总效应来等效

() LS ()  = 1 • cm  = 100 • cm 频率 （MHZ） 感抗 电阻RE 1 0.1 0.002 0.02 10 1.0 0.0063 0.063 100 10.0 0.02 0.2 表3.4.1 不同频率时的感抗分量与电阻分量 计算邻近高频线圈的金属板呈现的电感效应与涡流损耗之间 的数量关系可以进行估计。 金属板对涡流呈现的电感效应可以用许多大小不同的电感线圈 按一定方式结合起来的总效应来等效。 返 回 上一页 下一页

子工業出版社 USTRY 由于R<OL2则式(34.1)可以简化为 L Z=R+R L E K+joL(I-K E Z的虚部与金属板的电阻率无关,而仅与耦合系数K有关, 即仅与线圈至金属板之间的距离有关 在实际条件下,即K<1,并有R<oLB 可以认为式(342)在特定条件下 (测量信号频率较高,金属板电阻率较小且变化范围不大) 存在着以下的关系 L R 2 K OL 2 E (1-K2) E

由于R<<ωLB则式(3.4.1)可以简化为 (1 ) 2 2 K j L K L L Z R R E L = + E +  − ZL的虚部与金属板的电阻率无关，而仅与耦合系数K有关， 即仅与线圈至金属板之间的距离有关 在实际条件下，即K<1，并有R<<ωLB 可以认为式(3.4.2)在特定条件下 (测量信号频率较高，金属板电阻率较小且变化范围不大) 存在着以下的关系 (1 ) 2 2 K L K L L R E E   − 返 回 上一页 下一页

子工業出版社 USTRY 3.传感器的结构 线圈 2.框架 3.框架衬套 4.支架 电缆 6.插头

3. 传感器的结构 1. 线圈 2. 框架 3．框架衬套 4． 支架 5．电缆 6．插头 返 回 上一页 下一页

子工業出版社 USTRY 4.测量电路 定频测距电路 调频测距电路

4. 测量电路 ⚫ 定频测距电路 ⚫ 调频测距电路 返 回 上一页 下一页