第6章現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)

1、一、工作原理一、工作原理 二、電渦流的形成范圍二、電渦流的形成范圍 三、測(cè)量電路三、測(cè)量電路 四、電渦流式傳感器的特點(diǎn)及應(yīng)用四、電渦流式傳感器的特點(diǎn)及應(yīng)用 n成塊的金屬置于變化著的磁場(chǎng)中 或者在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，金屬體內(nèi) 都要產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)形成電流， 這種電流在金屬體內(nèi)是自己閉合 的，稱為電渦流。電渦流式傳感 器就是在這種電渦流效應(yīng)的基礎(chǔ) 上建立起來的。 圖6-1 電渦流式傳感器基本原理圖 傳感器工作時(shí)的等效阻抗為 等效電阻、等效電感分別為 線圈的品質(zhì)因數(shù)為 2 2 22 2 22 21 2 2 22 2 22 21 1 LR M LLj LR M RR I U Z 2 2 22 2 22 21

2、/LRMLLL 2 2 22 2 22 1 2 2 2 22 2 22 1 2 1 1 1 1 LR M R R LR M L L R L R L Q n在金屬導(dǎo)體上形成的電渦流的 分布是不均勻的，電渦流密度不 僅是距離的函數(shù)，而且電渦流只 能在金屬導(dǎo)體的表面薄層內(nèi)形成， 在半徑方向也只能在有限的范圍 內(nèi)形成電渦流。 n在金屬導(dǎo)體上形成的電渦流的 分布是不均勻的，電渦流密度不 僅是距離的函數(shù)，而且電渦流只 能在金屬導(dǎo)體的表面薄層內(nèi)形成， 在半徑方向也只能在有限的范圍 內(nèi)形成電渦流。 電渦流與距離的關(guān)系電渦流與距離的關(guān)系 金屬導(dǎo)體上的電渦流強(qiáng)度為 )(1 1 1 2 12 x R II 圖6-2

3、 電渦流強(qiáng)度與X/R的關(guān)系 電渦流的徑向形成范圍電渦流的徑向形成范圍 電渦流在徑向有一定的形成范圍，它隨著激勵(lì)線 圈的外半徑大小而變，并且與激勵(lì)線圈外半徑有 固定的比例關(guān)系，激勵(lì)線圈的外半徑?jīng)Q定后，電 渦流的徑向形成范圍就定下來了。在等于激勵(lì)線 圈的外半徑處，電渦流密度最大，而在等于激勵(lì) 線圈外半徑的1.8倍處，電渦流密度將衰減到最大 值的5%。 電渦流的軸向貫穿深度電渦流的軸向貫穿深度 電渦流軸向滲透（貫穿）深度 f h eJJh/ 0 渦流傳感器在金屬體中產(chǎn)生的渦流， 其滲透深度與傳感器 線圈的勵(lì)磁電流的頻率有關(guān)，所以渦流 傳感器主要可分為 高頻反射和低頻透射兩類，前者應(yīng)用較 廣泛。 n由

4、渦流式傳感器的工作原理可知，被測(cè)量數(shù) 變化可以轉(zhuǎn)換成傳感器線圈的品質(zhì)因數(shù)、等 效阻抗和等效電感的變化。轉(zhuǎn)換電路的任務(wù) 是把這些參數(shù)轉(zhuǎn)換為電壓或電流輸出?？偟?來說，利用線圈的品質(zhì)因數(shù)值的轉(zhuǎn)換電路使 用較少。利用等效阻抗的轉(zhuǎn)換電路一般用橋 路，它屬于調(diào)幅電路。利用等效電感的轉(zhuǎn)換 電路一般用諧振電路，根據(jù)輸出是電壓幅值 還是電壓頻率，諧振電路又分為調(diào)幅和調(diào)頻 兩種。 橋路橋路 圖6-3 渦流式傳感器電橋 諧振調(diào)幅電路諧振調(diào)幅電路 圖6-4 諧振調(diào)幅電路 圖6-5諧振曲線 圖6-6 調(diào)頻電路原理圖 n電渦流式傳感器的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 測(cè)量線性范圍大、易于進(jìn)行非接觸的連 續(xù)測(cè)量、靈敏度較高、抗干擾能力強(qiáng)、 不受油污等介質(zhì)的影響，因此被廣泛地 應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究的各個(gè)領(lǐng)域， 可用來測(cè)量位移、振幅、尺寸、厚度、 熱膨脹系數(shù)、軸心軌跡、非鐵磁材料導(dǎo) 電率和金屬件探傷等。 其應(yīng)用大致有以下四個(gè)方面其應(yīng)用大致有以下四個(gè)方面 利用位移作為變換量，可以做成測(cè)量位移、厚 度、振幅、振擺、轉(zhuǎn)速等傳感器，也可做成接近 開關(guān)、計(jì)算器等； 利用材料電阻率作為變換量，可以做成測(cè)量 溫度、材料判別等傳感器； 利用磁導(dǎo)率 作變換量，可以做成測(cè)量應(yīng)力、 硬度等傳感器； 利用變換量 、 等的綜合影響，可以做成 探傷裝置等。 x (一一) 測(cè)量厚度測(cè)量厚度 圖6-7高頻反射式渦流測(cè)厚儀