【文章內容簡介】 渦流傳感器特性的因素較多，有電導率、磁導率、幾何形狀及與被測體之間的距離等。下面從探頭線圈參數、被測對象表面的粗糙度、被測對象幾何形狀、尺寸及電磁特性等幾個個方面分別闡述。 探頭線圈的參數主要指線圈內徑、外徑和厚度。線圈的作用是產生交變的磁場，利用自身的反射阻抗Z值、Q值和L值的變化實現測量。線圈軸向磁場強度Bm的變化將影響Z、Q、L的值。為了獲得較高靈敏度，線圈的軸向磁場強度梯度需要大些。由于傳感器高靈敏度、寬線性范圍的要求，需要根據不同的被測對象合理地選擇線圈參數。渦流檢測的常用分析方法是阻抗法在這一過程中涉及的兩個重要參數為檢測線圈填充系數和材料的有效磁導率，其中填充系數又由試件尺寸和檢測線圈的有效直徑所決定，并同時又影響到渦流傳感器設計和選擇。因此，檢測線圈的有效直徑是一個關系到渦流檢測精度和可靠性的重要技術參數，必須精確地求出。 、尺寸的影響 當被測對象是板形時，傳感器特性取決于被測材質的物理參數，如電阻率、磁導率、表面粗糙度等。當被測對象是旋轉軸時，其特性不但與被測對象的物理參數有關，而且與被測對象的表面形狀有關。這是由于被測對象和傳感器探頭等效距離增大，改變被測對象的表面磁場強度Bm的梯度，也改變了線圈產生的磁通和渦流產生反射磁通的交鏈作用。實驗表明，對圓柱體徑向測量，被測對象的直徑越小，磁損耗越大，傳感器靈敏度越高；被測對象的直徑越大，磁損耗越小，傳感器的靈敏度越低。當其直徑大于100mm時，靈敏度的變化很小。通常，當被測體的表面為平面時，以正對探頭中心線的點為中心，；當被測體為圓軸且探頭的中心線與軸心線正交時，一般要求被測軸直徑為探頭的頭部直徑的3倍以上，否則傳感器的靈敏度會下降，被測體表面越小，靈敏度下降的越多。被測對象的表面粗糙度的影響：渦流效應主要聚集在被測對象的表面。因此，被測對象的表面粗糙度對電渦流功率損耗有很大的影響。在被測對象的表面，導體的等效電阻率大于內部的電阻率。被測對象的表面較粗糙，電渦流功率的損耗小。同形狀、同材料、同尺寸的被測對象，表面較光潔的，傳感器靈敏度較高，線性范圍較窄；表面較粗糙的，傳感器的靈敏度較低，線性范圍較寬。 被測表面磁效應的影響 電渦流效應主要集中在被測體的表面，如果由于加工過程中形成殘磁效應，以及淬火不均勻、硬度不均勻、金相組織不均勻、結晶結構不均勻等都會影響傳感器的特性。在進行振動的測量時，如果被測體表面殘磁效應過大，會出現測量波形發(fā)生畸變。從磁性的角度考慮，電渦流傳感器的被測對象可分為三類：非磁體、軟磁體和硬磁體，常用的有非磁體和軟磁體。電渦流傳感器是以磁交鏈實現檢測，同磁性類導體磁性差異較小，不同磁性類的差異較大。因而，同磁性類的不同導體用同一傳感器測試時，傳感器輸出的特性基本相同；不同磁性類的導體則傳感器輸出特性差異較大。這種對于被測材料的敏感性在很大程度上限制了電渦流傳感器的應用范圍。對于非磁性材料，其磁性的來源于分子磁矩在外磁場中取向排列，磁性的大小不僅和外界磁場的強弱有關，還與分子磁矩的大小有關。分子磁矩由組成分子的所有原子中的電子自旋磁矩、軌道磁矩和核磁矩疊加而成。由于各種磁矩的方向不盡相同，因而分子中的各磁矩疊加的結果使分子磁矩遠小于電子的自旋磁矩，其磁化后的磁性很弱，為非磁性材料中的自旋排列圖。此時，線圈和被測體之間的電磁感應對線圈電感變化起主要作用。對于鐵磁性材料，其磁性主要來源于原子最外層電子自旋耦合相互作用，使小區(qū)域內電子磁矩自發(fā)地同向整齊排列起來，形成一個個磁性很強的磁疇區(qū)。在外磁場作用下，這些磁疇區(qū)的磁矩方向均趨向于外磁場方向，對外顯示出很強的磁性。因此，當被測體為鐵磁性材料時，由于其相對磁導率較高，在同樣的外界磁場激勵下，與真空和非磁性材料相比，鐵磁性材料中磁感應強度的要大得多。此時被測材料的高磁導率對線圈電感的變化起主要作用。渦流效應主要集中在被測體表面,如果由于加工過程中形成殘磁效應,以及淬火不均勻、硬度不均勻、金相組織不均勻、結晶結構不均勻等都會影響傳感器特性。在進行振動測量時，如果被測體表面殘磁效應過大，會出現測量波形發(fā)生畸變。當線圈有高頻電流通過時，線圈附近的金屬體就會產生渦流，渦流的磁場反作用在線圈上，可改變其電感。若線圈外形尺寸及激勵電流固定，則電感只與距離有關 。電渦流傳感器、前置器和監(jiān)測卡組成一個完整的測量回路，監(jiān)測卡向前置器提供 24V 供電電源，并接收前置器輸出的檢測電壓（2～20V ）。 在監(jiān)測卡中，可設置報警和保護定值，還可輸出標準電流信號，送至DCS系統(tǒng)進行顯示。目前，在火力發(fā)電廠中大量應BENTLY公3500系統(tǒng)和EPRO公MMS600系統(tǒng)，其檢測原理相同，傳感器特性相近，只是在軟件功能上有所差異。電渦流傳感器線圈直徑8～25mm不等，傳感器線圈直徑越大，靈敏度越低，測量范圍也越大。放大電路的應用十分廣泛，無論日常使用的收音機、擴音器，或者精密的量測儀器和復雜的自動控制系統(tǒng)等，其中通常都有各種各樣的放大電路。在這些電子設備中，放大電路的作用是將微弱的信號放大，以便于人們量測和利用。例如，從收音機天線接收到的信號，或者人傳感器得到的信號，有時只有微伏升毫伏數量級，必須經過放大才能驅動喇叭發(fā)出聲音，或者驅動批示設備和執(zhí)行機構，便于進行觀察、記錄和控制。所謂放大，表面看來是將信號的幅度由小增大，但是在電子技術中，放大的本質首先是實現能量的控制。由于輸入信號（例如從天線或傳感器得到的信號）的能量過于微弱，不足以推動負載（例如喇叭或批示儀表、執(zhí)行機構），因此需要在放大電路中加另外提供一個能源，由能量較小的輸入信號控制這個能源，使之輸出圈套的能量，然后推動負載。這種小能量對大能量的控制作用就是放大作用。集成電路（integrated circuit,IC）是采用一定的工藝，把電路中所需要的管子、電阻、電容等元器件及電路的連線都集成制作在一塊半導體基片上，再封裝在一個管殼內，成為具有所需功能的模塊。自從60年代集成電路發(fā)展以來，被獲得廣泛地應用、集成電路按性能和用途的不同，可分為數字集成電路和模擬集成電路兩大類、集成運算放大器（integrated operational amplifier）是屬于模擬集成電路的一種。按照集成運算放大器的參數來分,集成運算放大器可分為如下幾類。通用型運算放大器，通用型運算放大器就是以通用為目的而設計的。這類器件的主要特點是價格低廉、產品量大面廣,其性能指標能適合于一般性使用。高阻型運算放大器，這類集成運算放大器的特點是差模輸入阻抗非常高,輸入偏置電流非常小,一般rid＞1GΩ—1TΩ,IB為幾皮安到幾十皮安。實現這些指標的主要措施是利用場效應管高輸入阻抗的特點，用場效應管組成運算放大器的差分輸入級。用FET作輸入級，不僅輸入阻抗高，輸入偏置電流低，而且具有高速、寬帶和低噪聲等優(yōu)點，但輸入失調電壓較大。低溫漂型運算放大器，在精密儀器、弱信號檢測等自動控制儀表中，總是希望運算放大器的失調電壓要小且不隨溫度的變化而變化。低溫漂型運算放大器就是為此而設計的。高速型運算放大器，在快速A/D和D/A轉換器、視頻放大器中，要求集成運算放大器的轉換速率SR一定要高,單位增益帶寬BWG一定要足夠大，像通用型集成運放是不能適合于高速應用的場合的。高速型運算放大器主要特點是具有高的轉換速率和寬的頻率響應。低功耗型運算放大器，由于電子電路集成化的最大優(yōu)點是能使復雜電路小型輕便，所以隨著便攜式儀器應用范圍的擴大，必須使用低電源電壓供電、低功率消耗的運算放大器相適用。高壓大功率型運算放大器，運算放大器的輸出電壓主要受供電電源的限制。在普通的運算放大器中,輸出電壓的最大值一般僅幾十伏，輸出電流僅幾十毫安。若要提高輸出電壓或增大輸出電流，集成運放外部必須要加輔助電路。高壓大電流集成運算放大器外部不需附加任何電路，即可輸出高電壓和大電流。可編程控制運算放大器，在儀器儀表得使用過程中都會涉及到量程得問題。為了得到固定電壓得輸出，就必須改變運算放大器得放大倍數。 單片機也被稱為微控制器（Microcontroller），是因為它最早被用在工業(yè)控制領域。單片機由芯片內僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來。最早的設計理念是通過將大量外圍設備和CPU集成在一個芯片中，使計算機系統(tǒng)更小，更容易集成進復雜的而對體積要求嚴格的控制設備當中。 單片機又稱單片微控制器，它不是完成某一個邏輯功能的芯片,而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。相當于一個微型的計算機，和計算機相比，單片機只缺少了I/O設備。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。它的體積小、質量輕、價格便宜、為學習、應用和開發(fā)提供了便利條件。同時，學習使用單片機是了解計算機原理與結構的最佳選擇。目前單片機滲透到我們生活的各個領域，幾乎很難找到哪個領域沒有單片機的蹤跡。導彈的導航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網絡通訊與數據傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數據處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)