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

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。 穿透深度=5030 p(cm) Ar 式中,p—导体电阻率(2cm); 导体相对磁导率; f——交变磁场频率(Hz)。 上一页 下一页

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)

电涡流式传感器 341高频反射式涡流传感器 c342低频透射式涡流传感 3.4.3涡流式传感器的应用 上一页 下一页

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

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

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

1.基本原理 线圈置于金属导体附近: 线圈L 线圈中通以高频信号i 正弦交变磁场H H 金属板 金属导体内就会产生涡流 i(p, u, t) 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, 一金属板材料的电阻率和磁导率以及的频率等 上一页 下一页

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

2.等效电路 OL(1-K2) R C RK C 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 下一页

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

考虑到涡流的反射作用,L两端的阻抗z(突略C的影响 可用下式表示 oM Z=R+ioL+ RE+JOLE R+OMR E 0-ML 2+jOL E RE+OLE RE +O LE (34.1)式 式中信号源的角频率 L 上一页 下一页

      + + − + = + + = + + 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 E E E E E E E E L R L M L j L R L M R R R j L M Z R j L         考虑到涡流的反射作用，L两端的阻抗ZL (突略C的影响 ） 可用下式表示 式中ω——信号源的角频率。 返 回 上一页 下一页 (3.4.1)式

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341不同频率时的感抗分量与电阻分量 频率 电阻Rz (MH7 感抗 oL(2) 1g·cm p=100/·cm 0.1 0.002 0.02 10 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 上一页 下一页

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 ωL E (Ω) (Ω)

由于R<,令K—耦合系数, K2=M2/(L。则式(41可以简化为 L-R+REK +JoL(I-K) L (3.42)式 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<OLE 可以认为式(34.2)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 L ReK(-K 2 E 上一页 下一页

由于RE<<ωLE ，令K——耦合系数， K2=M2／(L·LE )。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RE<<ωLE 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 （3.4.2）式

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

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

4,测量电路 O定频测距电路 调频测距电路 上一页 下一页

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