《传感器技术及应用》课程PPT教学课件（讲稿）第四章 电涡流传感器（1/3）第一节 电涡流传感器工作原理、第二节 电涡流传感器结构及特性、第三节 电涡流传感器的测量转换电路

第四章 电涡流传感器 本章学习电涡流传感器的 原理及应用。 2024/5/16

2024/5/16 1 第四章 电涡流传感器 本章学习电涡流传感器的 原理及应用

第一节 电涡流传感器工作原理 电涡流效应： 根据法拉第电磁感应定律，金属导 体置于变化的磁场中，导体表面就会有 感应电流产生。电流的流线在金属体内 自行闭合，这种漩涡状感应电流称为电 涡流，这种现象称为电涡流效应。 2024/5/16

2024/5/16 2 第一节 电涡流传感器工作原理 电涡流效应： 根据法拉第电磁感应定律，金属导 体置于变化的磁场中，导体表面就会有 感应电流产生。电流的流线在金属体内 自行闭合，这种漩涡状感应电流称为电 涡流，这种现象称为电涡流效应

电涡流效应演示 当电涡流线圈与金属板的 mA 距离x减小时，电涡流线圈的 等效电感L减小，等效电阻R 增大，Q值降低。感抗X的变 化比R的变化大得多，流 过电涡流线圈的电流增大。 Z=XL+XR Zo=XLo+X Ro 乙，=X+XR Zo<ZI 2024/5/16 lo<I 3

2024/5/16 3 电涡流效应演示 当电涡流线圈与金属板的 距离x 减小时，电涡流线圈的 等效电感L 减小，等效电阻R 增大，Q值降低。感抗XL 的变 化比 R 的变化 大 得 多，流 过电涡流线圈的电流i 1 增大。 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 I I Z Z Z X X Z X X Z X X L R L R L R   = + = + = +

集肤效应 图41是电涡流传感器工作原理示意图。 当高频(100kHz左右)信号源产生的高频电压施 加到一个靠近金属导体附近的电感线圈L,时，将产生 高频磁场H。如被测导体置于该交变磁场范围之内时， 被测导体就产生电涡流i2。在金属导体的纵深方向并 不是均匀分布的，而只集中在金属导体的表面，这称 为集肤效应（也称趋肤效应）。 2024/5/16

2024/5/16 4 集肤效应 图4-1是电涡流传感器工作原理示意图。 当高频（100kHz左右）信号源产生的高频电压施 加到一个靠近金属导体附近的电感线圈L1时，将产生 高频磁场H1。如被测导体置于该交变磁场范围之内时， 被测导体就产生电涡流i 2。i 2在金属导体的纵深方向并 不是均匀分布的，而只集中在金属导体的表面，这称 为集肤效应（也称趋肤效应）

πfuo 集肤效应与激励源频率f工件的电导率 σ、磁导率等有关。频率越高，电涡流的 渗透的深度就越浅，集肤效应越严重。 捡测深度与激励源频率有何关系？ 2024/5/16 5

2024/5/16 5 集肤效应与激励源频率f、工件的电导率 、磁导率等有关。频率f越高，电涡流的 渗透的深度就越浅，集肤效应越严重。 检测深度与激励源频率有何关系？ 1 f    =

电涡流的应用 在我们日常生活中经常可以遇到 干净、 高效的 电磁炉 2024/15/16 6

2024/5/16 6 电涡流的应用 ——在我们日常生活中经常可以遇到 干净、 高效的 电磁炉

电磁炉内部的励磁线圈

电磁炉内部的励磁线圈

铁磁材料制作的锅具底部既有较大的磁滞损 耗，又能产生较大的电涡流，才能产生较大的热量 不锈钢锅体 涡流 支板 微晶玻璃 线圈 台板 磁力线 锅具与励磁线圈的距离增大时，电涡流减小， 产生报警信号，停止励磁

铁磁材料制作的锅具底部既有较大的磁滞损 耗,又能产生较大的电涡流,才能产生较大的热量 锅具与励磁线圈的距离增大时，电涡流减小， 产生报警信号，停止励磁

电磁炉工作原理框图 工频电源 整流器 频逆变别 工作线圈 负载 交流电源 直流 高顿交流儿 高顿磁场 2024/5/16 9

2024/5/16 9 电磁炉工作原理框图

电涡流在工业中的应用 中频炉 将工频50H☑交流电转变为直流电，再逆变 为中频(300HZ以上至1000HZ)电压，接到 中频炉的中频绕组两端，在绕组中产生高密度 的交变磁力线，耐高温容器里盛放的金属原料 内部产生很大的电涡流，使金属的温度升高， 甚至融化。中频炉广 泛用于有色金属的 熔炼、淬火或锻压。 中频 功率源

电涡流在工业中的应用——中频炉 将工频50HZ交流电转变为直流电，再逆变 为中频（300HZ以上至1000HZ）电压，接到 中频炉的中频绕组两端，在绕组中产生高密度 的交变磁力线，耐高温容器里盛放的金属原料 内部产生很大的电涡流，使金属的温度升高， 甚至融化。中频炉广 泛用于有色金属的 熔炼、淬火或锻压。 中频 功率源