【正文】 中的渦流路徑視為一短路線圈，渦流傳感器可用下圖的等效電路描述。 位移（導(dǎo)體與線圈之間的間距） x 變化時(shí)，互感系數(shù)M變化，故 輸入回路的等效阻抗變化。由電路定律有： 解得： 線圈的等效電阻、等效電感、品質(zhì)因數(shù)分別為： L1L2R1R21I?+M 2I?1U?圖 渦流效應(yīng)等效電路 ??????????022221121111ILjIRIMjUIMjILjIR????????????????? ????????? ???? 22222222122222222111LRMLLjLRMRRIVZ???????222222221 LRMRRReq ????? 222222221 LRMLLLeq ????? eqeqeq RLQ ??， ， 52 渦流影響導(dǎo)致 ：線圈阻抗的實(shí)部增大，虛部減小，品質(zhì)因數(shù)下降。阻抗變化部分常稱為“反射阻抗”。 傳感器線圈的等效電阻、等效電感、品質(zhì)因數(shù)都受互感 M的影響，可選三個(gè)參數(shù)中的任一個(gè)進(jìn)行測量。 導(dǎo)體的電阻率 ρ、導(dǎo)磁率 μ、線圈與導(dǎo)體的距離 x以及線圈的激勵(lì)頻率 ω等參數(shù)都通過渦流效應(yīng)和磁與效應(yīng)線圈阻抗發(fā)生聯(lián)系，線圈阻抗 Z是這些參數(shù)的函數(shù) : 改變其中一個(gè)參數(shù)固定其他參數(shù)，可構(gòu)成測量變化參數(shù)的傳感器。 ),,( xfirfZ ???53 （ 3）高頻反射式的輸出特性 電渦流傳感器是由 線圈和被測金屬導(dǎo)體 組成的系 統(tǒng)，其阻抗、電感和品質(zhì)因素都是該系統(tǒng)互感系數(shù)的平方 函數(shù)。 若以 x為變量， Z以及 L, Q都是 x的非線性函數(shù)，只能 在一定范圍內(nèi)近似地用線性函數(shù)表示。 說明 ：隨著被測導(dǎo)體靠近，渦流效應(yīng)使線圈電感量呈現(xiàn)減 小趨勢，但位移對電感量的影響還與被測導(dǎo)體材料有關(guān)。 54 電渦流傳感器的 靈敏度 根據(jù)被測參數(shù)不同有不同的定義。對位移型傳感器， 其靈敏度指單位位移時(shí)，傳感器的輸出電壓大小。 ? 被測體是電渦流傳感器的組成部分，影響其靈敏度 ： 材質(zhì)的影響 ： ? 被測導(dǎo)體的電導(dǎo)率越高，靈敏度越高 ? 磁性體的靈敏度比非磁性體低 ? 鍍層有影響 大小、形狀、厚度的影響 ? 對被測體的大小要求 : ? 被測體產(chǎn)生渦流環(huán)的直徑應(yīng)大于線圈直徑的 . ? 被測體形狀： ? 被測體為圓柱體時(shí)，要求其直徑為線圈直徑的 ? 被測體厚度： ? 一般厚度 (視激勵(lì)頻率而定 )，銅、鋁等可減至 70微米。 55 （ 4）測量電路 ? 主要有調(diào)頻式、調(diào)幅式及電橋電路 1) 調(diào)頻式電路 關(guān)鍵 ：提高振蕩器的頻率穩(wěn)定度。 當(dāng)傳感器線圈與被測物體間的距離 x變化時(shí)，線圈的等效電感 L發(fā)生變化，使振蕩器頻率改變，鑒頻將頻率變成電壓輸出。 CxLf ?? )(21?56 圖中耦合電阻 R 用來減小傳感器對振蕩器的影響，并 作為恒流源內(nèi)阻。 R直接影響靈敏度 ： R大靈敏度低， R小則靈敏度高；但 R 過小時(shí)，由于對振蕩器起旁路作用，會(huì)使靈敏度降低。 諧振回路輸出電壓為高頻載波信號(hào)，信號(hào)小，需高頻 放大、檢波和濾波等環(huán)節(jié)，使輸出信號(hào)便于傳輸與測量。 圖 調(diào)幅式測量電路示意圖 2）調(diào)幅式電路 57 ? 當(dāng) LC并聯(lián)諧振回路調(diào)諧在與振蕩器頻率一致時(shí)，阻抗最大，回路電壓降最大 ； 傳感器接近被測導(dǎo)體時(shí)，損耗功率增大，回路失諧，輸出電壓相應(yīng)變小。在一定范圍內(nèi)，輸出電壓幅值與間隙 (位移 )成近似線性關(guān)系。因輸出電壓的頻率 f0始終恒定，因此稱定頻調(diào)幅式。 ? 當(dāng)被測導(dǎo)體為軟磁材料時(shí)， L增大諧振頻率下降（左偏）；為非軟磁材料時(shí)，則反之（右偏） . 圖 定頻調(diào)幅諧振曲線 定頻調(diào)幅電路缺點(diǎn)：線路復(fù)雜，裝調(diào) 較困難，線性范圍不夠?qū)挕? 58 （ 5） 渦流式傳感器的應(yīng)用 x????,x被 測 參 數(shù) 變 換 量 特 征 位移、厚度、振動(dòng) （ 1） 非接觸測量，連續(xù)測量 （ 2） 受剩磁的影響。 表面溫度、電解質(zhì)濃度、材質(zhì)判別、速度（溫度） （ 1） 非接觸測量，連續(xù)測量； （ 2） 對溫度變化進(jìn)行補(bǔ)償 應(yīng)力、硬度 （ 1） 非接觸測量，連續(xù)測量； （ 2） 受剩磁和材質(zhì)影響 探傷 可以定量測量 59 1）位移測量 (a) 汽輪機(jī)主軸的軸向位移測量示意圖 (b) 磨床換向閥、先導(dǎo)閥的位移測量示意圖 (c) 金屬試件的熱膨脹系數(shù)測量示意圖 60 2） 振幅測量 (a)汽輪機(jī)和空氣壓縮機(jī)常用的監(jiān)控主軸的徑向振動(dòng)的示意圖 (b)測量發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片的振幅的示意圖 (c) 通常使用數(shù)個(gè)傳感器探頭并排地安置在軸附近 61 3）厚度測量 電渦流式厚度計(jì)的測量原理圖 62 4）轉(zhuǎn)速測量 60??nfN f——頻率值 (Hz)； n——旋轉(zhuǎn)體的槽 (齒 )數(shù)； N——被測軸的轉(zhuǎn)速 (r／ min)。 63 5） 渦流探傷 ? 可以用來檢查金屬的表面裂紋、熱處理裂紋以及用于焊接部位的探傷等。 ? 綜合參數(shù) (x, ρ, μ)的變化將引起傳感器參數(shù)的變化，通過測量傳感器參數(shù)的變化即可達(dá)到探傷的目的。 ? 在探傷時(shí)導(dǎo)體與線圈之間是有著相對運(yùn)動(dòng)速度的，在測量線圈上就會(huì)產(chǎn)生調(diào)制頻率信號(hào) 64 a)比較淺的裂縫信號(hào) b)經(jīng)過幅值甄別后的信號(hào) 在探傷時(shí)，重要的是缺陷信號(hào)和干擾信號(hào)比。 為獲得需要的頻率而采用濾波器，使某一頻率的信號(hào)通過，而將干擾頻率信號(hào)衰減。 用渦流探傷時(shí)的測量信號(hào) 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(shí)，交變磁場就會(huì)在該金屬導(dǎo)體表面產(chǎn)生電渦流，會(huì)在接收線圈中感應(yīng)出電壓，計(jì)算機(jī)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)面還安裝一臺(tái)“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。