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電渦流式傳感器原理
點擊次數：1362 更新時間：2018-12-21

電渦流式傳感器原理

電渦流式傳感器，將位移、厚度、材料損傷等非電量轉換為電阻抗的變化（或電感、Q值的變化），從而進行非電量的測量。
一、工作原理
電渦流式傳感器由傳感器激勵線圈和被測金屬體組成。根據法拉第電磁感應定律，當傳感器激勵線圈中通過以正弦交變電流時，線圈周圍將產生正選交變磁場，是位于蓋磁場中的金屬導體產生感應電流，該感應電流又產生新的交變磁場。新的交變磁場阻礙原磁場的變化，使得傳感器線圈的等效阻抗發(fā)生變化。傳感器線圈受電渦流影響時的等效阻抗Z為
式中，ρ為被測體的電阻率；μ為被測體的磁導率；r為線圈與被測體的尺寸因子；f為線圈中激磁電流的頻率；x為線圈與導體間的距離。
由此可見，線圈阻抗的變化*取決于被測金屬的電渦流效應，分別與以上因素有關。如果只改變式中的一個參數，保持其他參數不變，傳感器線圈的阻抗Z就只與該參數有關，如果測出傳感器線圈阻抗的變化，就可以確定該參數。在實際應用中，通常是改變線圈與導體間的距離x，而保持其他參數不變，來實現位移和距離測量。
二、等效電路
討論電渦流式傳感器時，可以把產生電渦流的金屬導體等效成一個短路環(huán)，即假設電渦流只分布在環(huán)體內。因此，電渦流式傳感器的等效電路計算方法為：
由于電渦流的影響，線圈復阻抗的實部（等效電阻）增大、虛部（等效電感）減小。因此，線圈的等效品質因數下降。
電渦流式傳感器的等效電氣參數都是互感系數M2的函數。通?？偸抢闷涞刃щ姼械淖兓M成測量電路，因此，電渦流式傳感器屬于電感式（互感式）傳感器。
三、測量電路
用于電渦流傳感器的測量電路主要有調頻式，調幅式測量電路兩種。
1、調頻式測量電路
調頻式測量電路，傳感器線圈作為組成LC振蕩器的電感元件，當傳感器等效電感在渦流影響下因被測量變化而變化時，將導致振蕩器的振蕩頻率發(fā)生變化，該頻率可直接由數字頻率計測得，或通過頻率-電壓變換后用數字電壓表測量出對應的電壓。
2、調幅式測量電路
調幅式測量電路，由傳感器線圈、電容和石英晶體組成的石英晶體振蕩電路。石英晶體振蕩器相當于一個恒流源，給諧振回路提供一個頻率穩(wěn)定的激勵電流。

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