电感式传感器C-电涡流式传感器.ppt
《电感式传感器C-电涡流式传感器.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电感式传感器C-电涡流式传感器.ppt(34页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、1,3.7 电涡流式传感器,3.7.1 工作原理,图3-22 电涡流式传感器原理图(a)传感器激励线圈;(b)被测金属导体,金属导体置于变化着的磁场中,导体内就会产生感应电流,这种电流像水中旋涡一样在导体转圈,这种现象称为涡流效应。,2,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,3,Z=F(,r,f,x),(3-40),式中,r为线圈与被测体的尺寸因子。,4,如果保持上式中其它参数不变,而只改变其中一个参数,传感器线圈阻抗Z就仅仅是这个参数的单值函数。通过与传感器配用的测量电路测出阻抗Z的变化量,即可实
2、现对该参数的测量。,Z=F(,r,f,x),5,涡流式传感器的特点是结构简单,易于进行非接触的连续测量,灵敏度较高,适用性强,因此得到了广泛的应用。它的变换量可以是位移,也可以是被测材料的性质,其应用大致有下列四个方向:1)利用位移作为变换量,也可以是被测量位移、厚度、振幅、振摆、转速等传感器,也可做成接近开关、计数器等;2)利用材料电阻率作为变换量,可以做成测量温度、材质判别等传感器;3)利用导磁率作为变换量,可以做成测量应力、硬度等传感器;4)利用变换量、等的综合影响,可以做成探伤装置等。,6,3.7.2 基本特性,图3-23 电涡流式传感器简化模型,7,电涡流传感器简化模型如图3-23所
3、示。模型中,把在被测金属导体上形成的电涡流等效成一个短路环,即假设电涡流仅分布在环体之内,模型中h(电涡流的贯穿深度)可由下式求得:,(3-41),式中,f为线圈激磁电流的频率。,8,图3-24 电涡流式传感器等效电路图,9,根据简化模型,可画出如图3-24所示的等效电路图。图中R2为电涡流短路环等效电阻,其表达式为,(3-42),根据基尔霍夫第二定律,可列出如下方程:,(3-43),10,式中:线圈激磁电流角频率;R1、L1线圈电阻和电感;L2短路环等效电感;R2短路环等效电阻;M互感系数。,11,由式(3-43)解得等效阻抗Z的表达式为,(3-44),式中:Req线圈受电涡流影响后的等效电
4、阻,12,Leq线圈受电涡流影响后的等效电感,线圈的等效品质因数Q值为,综上所述,根据电涡流式传感器的简化模型和等效电路,运用电路分析的基本方法得到的式(3-44)和式(3-45),为电涡流传感器基本特性表示式。,(3-45),13,3.7.3 电涡流形成范围 1.电涡流的径向形成范围 线圈导体系统产生的电涡流密度既是线圈与导体间距离x的函数,又是沿线圈半径方向r的函数。当x一定时,电涡流密度J与半径r的关系曲线如图3-25所示(图中J0为金属导体表面电涡流密度,即电涡流密度最大值。Jr为半径r处的金属导体表面电涡流密度)。由图可知:,14,图3-25 电涡流密度J与半径r的关系曲线,15,电
5、涡流径向形成范围大约在传感器线圈外径ras的1.82.5倍范围内,且分布不均匀。电涡流密度在ri=0处为零。电涡流的最大值在r=ras附近的一个狭窄区域内。可以用一个平均半径为的短路环来集中表示分散的电涡流(图中阴影部分)。,16,2.电涡流强度与距离的关系 理论分析和实验都已证明,当x改变时,电涡流密度也发生变化,即电涡流强度随距离x的变化而变化。根据线圈导体系统的电磁作用,可以得到金属导体表面的电涡流强度为,(3-46),式中:I1线圈激励电流;I2金属导体中等效电流;x线圈到金属导体表面距离;ras线圈外径。,17,图3-26 电涡流强度与距离归一化曲线,18,根据上式作出的归一化曲线如
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电感 传感器 涡流
![提示](https://www.31ppt.com/images/bang_tan.gif)
链接地址:https://www.31ppt.com/p-6480186.html