電渦流傳感器精品課件

1、電渦流傳感器第1頁，共37頁，2022年，5月20日，0點1分，星期六2008-10-3 2 退出電渦流的應(yīng)用 高頻電流通過勵磁線圈，產(chǎn)生交變磁場，在鐵質(zhì)鍋底會產(chǎn)生無數(shù)的電渦流，使鍋底自行發(fā)熱，燒開鍋 內(nèi) 的 食 物。第2頁，共37頁，2022年，5月20日，0點1分，星期六2008-10-3 3 退出第一節(jié) 電渦流傳感器工作原理 電渦流效應(yīng)演示 當(dāng)電渦流線圈與金屬板的距離x 減小時，電渦流線圈的等效電感L 減小，等效電阻R 增大。感抗XL 的變化比 R 的變化 大 得 多，流過電渦流線圈的電流 i1 增大。 線圈置于金屬導(dǎo)體附近： 線圈中通以高頻信號 i1 正弦交變磁場 H1 金屬導(dǎo)體內(nèi)就會

2、產(chǎn)生渦流 渦流產(chǎn)生電磁場 反作用于線圈 ,改變了電感 第3頁，共37頁，2022年，5月20日，0點1分，星期六2008-10-3 4 退出iiie e原線圈L變化 當(dāng)傳感器與被測導(dǎo)體靠近時，傳感器的等效阻抗Z將發(fā)生變化，Z可表示為： 可用函數(shù)式表示如下Z=R+jL=f（i1、f、r、x） 檢測深度與激勵源頻率有無關(guān)系？ 如果控制上式中的i1、f、r不變，電渦流線圈的阻抗Z就成為哪個非電量的單值函數(shù)？屬于接觸式測量還是非接觸式測量？ 第4頁，共37頁，2022年，5月20日，0點1分，星期六2008-10-3 5 退出集膚效應(yīng) 集膚效應(yīng)與激勵源頻率f、工件的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率等有關(guān)。頻率f越高，電

3、渦流的滲透的深度就越淺，集膚效應(yīng)越嚴(yán)重。 電渦流在金屬導(dǎo)體的縱深方向并不是均勻分布的，而只集中在金屬導(dǎo)體的表面，這稱為集膚效應(yīng)（也稱趨膚效應(yīng)）。 第5頁，共37頁，2022年，5月20日，0點1分，星期六2008-10-3 6 退出等效阻抗與非電量的測量 檢測深度的控制：由于存在集膚效應(yīng)，電渦流只能檢測導(dǎo)體表面的各種物理參數(shù)。改變f，可控制檢測深度。激勵源頻率一般設(shè)定在100kHz1MHz。頻率越低，檢測深度越深。 間距x的測量：如果控制上式中的i1、f、r不變，電渦流線圈的阻抗Z就成為間距x的單值函數(shù)，這樣就成為非接觸地測量位移的傳感器。 多種用途：如果控制x、i1、f不變，就可以用來檢測與

4、表面電導(dǎo)率有關(guān)的表面溫度、表面裂紋等參數(shù)，或者用來檢測與材料磁導(dǎo)率有關(guān)的材料型號、表面硬度等參數(shù)。 第6頁，共37頁，2022年，5月20日，0點1分，星期六2008-10-3 7 主要由一個安置在框架上的扁平圓形線圈構(gòu)成。此線圈可以粘貼于框架上，或在框架上開一條槽溝，將導(dǎo)線繞在槽內(nèi)。下圖為CZF1型渦流傳感器的結(jié)構(gòu)原理，它采取將導(dǎo)線繞在聚四氟乙烯框架窄槽內(nèi)，形成線圈的結(jié)構(gòu)方式。 1234561 線圈 2 框架 3 襯套 4 支架 5 電纜 6 插頭第二節(jié) 電渦流傳感器結(jié)構(gòu)及特性 第7頁，共37頁，2022年，5月20日，0點1分，星期六2008-10-3 8 退出CZF-1系列傳感器的性能

5、探頭的直徑與測量范圍及分辨力之間有何關(guān)系？ 第8頁，共37頁，2022年，5月20日，0點1分，星期六2008-10-3 9 退出大直徑電渦流探雷器 電渦流探頭外形第9頁，共37頁，2022年，5月20日，0點1分，星期六2008-10-3 10 退出第三節(jié) 測量轉(zhuǎn)換電路 一、調(diào)幅式（AM）電路 石英振蕩器產(chǎn)生穩(wěn)頻、穩(wěn)幅高頻振蕩電壓(100kHz1MHz）用于激勵電渦流線圈。金屬材料在高頻磁場中產(chǎn)生電渦流，引起電渦流線圈端電壓的衰減，再經(jīng)高放、檢波、低放電路，最終輸出的直流電壓Uo反映了金屬體對電渦流線圈的影響。調(diào)幅式測量電路原理框圖 晶體振蕩器 L C 輸出 放大 檢波 濾波 R 第10頁，

6、共37頁，2022年，5月20日，0點1分，星期六2008-10-3 11 退出二、調(diào)頻（FM）式電路(100kHz1MHz） 當(dāng)電渦流線圈與被測體的距離x 改變時，電渦流線圈的電感量L 也隨之改變，引起LC 振蕩器的輸出頻率變化，此頻率可直接用計算機測量。如果要用模擬儀表進行顯示或記錄時，必須使用鑒頻器，將f轉(zhuǎn)換為電壓Uo 。 第11頁，共37頁，2022年，5月20日，0點1分，星期六2008-10-3 12 退出鑒頻器特性 使用鑒頻器可以將f 轉(zhuǎn)換為電壓Uo 鑒頻器的輸出電壓與輸入頻率成正比第12頁，共37頁，2022年，5月20日，0點1分，星期六2008-10-3 13 退出第四節(jié)

7、電渦流傳感器的應(yīng)用 一、位移測量 電渦流位移傳感器是一種輸出為模擬電壓的電子器件。接通電源后，在電渦流探頭的有效面（感應(yīng)工作面）將產(chǎn)生一個交變磁場。 當(dāng)金屬物體接近此感應(yīng)面時，金屬表面將吸取電渦流探頭中的高頻振蕩能量，使振蕩器的輸出幅度線性地衰減，根據(jù)衰減量的變化，可地計算出與被檢物體的距離、振動等參數(shù)。這種位移傳感器屬于非接觸測量，工作時不受灰塵等非金屬因素的影響，壽命較長，可在各種惡劣條件下使用。 電渦流探頭線圈的阻抗受諸多因素影響，只要固定其他因素就可以用電渦流傳感器來測量剩下的一個因素。因此電渦流傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。但也同時帶來許多不確定因素，一個或幾個因素的微小變化就足以影響測

8、量結(jié)果。所以電渦流傳感器多用于定性測量。 即使要用作 定 量 測量，也必須采用逐點標(biāo)定、計算機線性糾正、溫度補補償?shù)却胧?第13頁，共37頁，2022年，5月20日，0點1分，星期六2008-10-3 14 退出（1）電渦流位移傳感器外形 第14頁，共37頁，2022年，5月20日，0點1分，星期六2008-10-3 15 退出（2）電渦流位移傳感器的應(yīng)用偏心和振動檢測通過測量間隙來測量徑向跳動測量彎曲、波動、變形測量金屬薄膜、板材厚度測量尺寸、公差及零件識別測量注塑機開合模的間隙第15頁，共37頁，2022年，5月20日，0點1分，星期六2008-10-3 16 退出（3）位移的標(biāo)定方法

9、使用千分尺，逐一對照測量電路的輸出電壓及數(shù)顯表讀數(shù)，列出對照表，存入計算機，從而達到線性化的目的。電渦流位移傳感器的距離與輸出電壓特性曲線量程為10mm量程為16mm量程為20mm第16頁，共37頁，2022年，5月20日，0點1分，星期六2008-10-3 17 退出二、振動測量(a)汽輪機和空氣壓縮機常用的監(jiān)控主軸的徑向振動的示意圖 (b)測量發(fā)動機渦輪葉片的振幅的示意圖 (c) 通常使用數(shù)個傳感器探頭并排地安置在軸附近第17頁，共37頁，2022年，5月20日，0點1分，星期六2008-10-3 18 退出調(diào)頻法測量振動的波形第18頁，共37頁，2022年，5月20日，0點1分，星期六2

10、008-10-3 19 退出振動測量 汽輪機葉片測試 測量懸臂梁的振幅及頻率第19頁，共37頁，2022年，5月20日，0點1分，星期六2008-10-3 20 退出三、轉(zhuǎn)速測量（a）帶有凹槽的轉(zhuǎn)軸 （b）帶有凸槽的轉(zhuǎn)軸 1傳感器 2被測體 假設(shè)轉(zhuǎn)軸上開z 個槽(或齒)，頻率計的讀數(shù)為f（單位為Hz），則轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速n（單位為r/min）的計算公式為第20頁，共37頁，2022年，5月20日，0點1分，星期六2008-10-3 21 退出電動機轉(zhuǎn)速測量 第21頁，共37頁，2022年，5月20日，0點1分，星期六2008-10-3 22 退出四、鍍層厚度測量 由于存在集膚效應(yīng)，鍍層或箔層越薄，電

11、渦流越小。測量前，可先用電渦流測厚儀對標(biāo)準(zhǔn)厚度的鍍層和銅箔作出“厚度-輸出”電壓的標(biāo)定曲線，以便測量時對照。 第22頁，共37頁，2022年，5月20日，0點1分，星期六2008-10-3 23 退出測量金屬鍍層或絕緣層厚度 測量金屬鍍層或絕緣層厚度的計算方法有何區(qū)別？電渦流測厚演示第23頁，共37頁，2022年，5月20日，0點1分，星期六2008-10-3 24 退出五、電渦流式通道安全檢查門 安檢門的內(nèi)部設(shè)置有發(fā)射線圈和接收線圈。當(dāng)有金屬物體通過時，交變磁場就會在該金屬導(dǎo)體表面產(chǎn)生電渦流，會在接收線圈中感應(yīng)出電壓，計算機根據(jù)感應(yīng)電壓的大小、相位來判定金屬物體的大小。在安檢門的側(cè)面還安裝一

12、臺“軟x光”掃描儀，它對人體、膠卷無害，用軟件處理的方法，可合成完整的光學(xué)圖像。 第24頁，共37頁，2022年，5月20日，0點1分，星期六2008-10-3 25 退出安檢門演示當(dāng)有金屬物體穿越安檢門時報警第25頁，共37頁，2022年，5月20日，0點1分，星期六2008-10-3 26 退出六、計數(shù)第26頁，共37頁，2022年，5月20日，0點1分，星期六2008-10-3 27 退出七、電渦流表面探傷 手持式裂紋測量儀油管探傷滾子渦流探傷機用掌上型電渦流探傷儀檢測飛機裂紋第27頁，共37頁，2022年，5月20日，0點1分，星期六2008-10-3 28 退出探傷演示第28頁，共3

13、7頁，2022年，5月20日，0點1分，星期六2008-10-3 29 退出第五節(jié) 接近開關(guān)簡介 接近開關(guān)又稱無觸點行程開關(guān)。它能在一定的距離（幾毫米至幾十毫米）內(nèi)檢測有無物體靠近。當(dāng)物體與其接近到設(shè)定距離時，就可以發(fā)出“動作”信號。 接近開關(guān)的核心部分是“感辨頭”，它對正在接近的物體有很高的感辨能力。 一、常用的接近開關(guān)分類 常用的接近開關(guān)有電渦流式（俗稱電感接近開關(guān)，以下僅以電感接近開關(guān)稱呼之）、電容式、磁性干簧開關(guān)、霍爾式、光電式、微波式 、超聲波式等。 第29頁，共37頁，2022年，5月20日，0點1分，星期六2008-10-3 30 退出接近開關(guān)外形 第30頁，共37頁，2022年

14、，5月20日，0點1分，星期六2008-10-3 31 退出二、接近開關(guān)的特點 接近開關(guān)與被測物不接觸、不會產(chǎn)生機械磨損和疲勞損傷、工作壽命長、響應(yīng)快、無觸點、無火花、無噪聲、防潮、防塵、防爆性能較好、輸出信號負(fù)載能力強、體積小、安裝、調(diào)整方便； 缺點是 觸點容量較小、輸出短路時易燒毀。 三、接近開關(guān)的主要性能指標(biāo) 額定動作距離、工作距離、動作滯差、重復(fù)定位精度（重復(fù)性）、動作頻率等。 第31頁，共37頁，2022年，5月20日，0點1分，星期六2008-10-3 32 退出 1.動作（檢測）距離: 動作距離是指檢測體按一定方式移動時，從基準(zhǔn)位置（接近開關(guān)的感應(yīng)表面）到開關(guān)動作時測得的基準(zhǔn)位置

15、到檢測面的空間距離。額定動作距離是指接近開關(guān)動作距離的標(biāo)稱值。 2.設(shè)定距離：指接近開關(guān)在實際工作中的整定距離，一般為額定動作距離的0.8倍。被測物與接近開關(guān)之間的安裝距離一般等于額定動作距離，以保證工作可靠。安裝后還須通過調(diào)試，然后緊固。 3.復(fù)位距離：接近開關(guān)動作后，又再次復(fù)位時的與被測物的距離，它略大于動作距離。 4.回差值: 動作距離與復(fù)位距離之間的絕對值?；夭钪翟酱?，對外界的干擾以及被測物的抖動等的抗干擾能力就越強。第32頁，共37頁，2022年，5月20日，0點1分，星期六2008-10-3 33 退出接近開關(guān)的檢測距離與回差第33頁，共37頁，2022年，5月20日，0點1分，星

16、期六2008-10-3 34 退出 5、 響應(yīng)頻率f ：按規(guī)定，在1秒的時間間隔內(nèi)， 接近開關(guān)動作循環(huán)的最大次數(shù)，重復(fù)頻率大于該值時，接近開關(guān)無反應(yīng)。 6、響應(yīng)時間t ：接近開關(guān)檢測到物體時刻到接近開關(guān)出現(xiàn)電平狀態(tài)翻轉(zhuǎn)的時間之差?？捎霉綋Q算： t=1/ f響應(yīng)頻率及響應(yīng)時間示意圖第34頁，共37頁，2022年，5月20日，0點1分，星期六2008-10-3 35 退出四、電渦流接近開關(guān)的工作原理 電渦流式接近開關(guān)由LC高頻振蕩器和放大處理電路組成，利用金屬物體在接近這個能產(chǎn)生交變電磁場的振蕩感辨頭時，使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。這個渦流反作用于接近開關(guān)，使接近開關(guān)振蕩能力衰減，內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化，由此識別出有無金屬物體接近，進而控制開關(guān)的通或斷。這種接近開關(guān)所能檢測的物體必須是導(dǎo)電性能良好的金屬物體。第35頁，共37頁，20