【正文】 ??傳感器線圈的等效阻抗為： ? ? ? ? ??????????????????? 121212212121221 LLRMLjRLRMRIUZ ..?????線圈的等效電阻和電感為： ? ? 1212122RLRMRReq ????? ? ? 1212122LLRMLLeq ?????當被測導體的某些參數發(fā)生變化時，可引起渦流式傳感器線圈的阻抗 Z、電感 L和品質因數 Q發(fā)生變化，通過測量 Z、 L或 Q就可求出被測量參數的變化。 ?高頻 (lMHz)激勵電流產生的高頻磁場作用于金屬板的表面 ， 由于集膚效應 ， 在金屬板表面將形成渦電流 。 與此同時 ， 該渦流產生的交變磁場又反作用于線圈 ， 引起線圈自感 L或阻抗 ZL的變化 。 線圈自感 L或阻抗 ZL的變化與距離該金屬板的電阻率 ρ、 磁導率 μ、 激勵電流 i及角頻率 ω等有關 ， 若只改變距離 δ而保持其它參數不變 ，則可將 位移 的變化轉換為線圈 自感 的變化 ， 通過測量電路轉換為電壓輸出 。 ?高頻反射式渦流傳感器多用于位移測量 。 1. 高頻反射式電渦流傳感器 主要由一個安臵在框架上的扁平圓形線圈構成 。此線圈可以粘貼于框架上 ， 或在框架上開一條槽溝 ， 將導線繞在槽內 。 下圖為 CZF1型渦流傳感器的結構原理 ， 它采取將導線繞在聚四氟乙烯框架窄槽內 ， 形成線圈的結構方式 。 1 2 3 4 5 6 1 線圈 2 框架 3 襯套 4 支架 5 電纜 6 插頭 ie d M ～ Φe Φｉ 電渦流傳感器原理圖 傳感器線圈由高頻信號激勵，使它產生一個高頻交變磁場 φi，當被測導體靠近線圈時，在磁場作用范圍的導體表層，產生了與此磁場相交鏈的電渦流 ie，而此電渦流又將產生一交變磁場 φe阻礙外磁場的變化。從能量角度來看，在被測導體內存在著電渦流損耗（ 當頻率較高時，忽略磁損耗 ）。能量損耗使傳感器的 Q值和等效阻抗 Z降低，因此當被測體與傳感器間的距離 d改變時，傳感器的 Q值和等效阻抗 Z、電感 L均發(fā)生變化，于是把位移量轉換成電量。這便是電渦流傳感器的基本原理。 2. 低頻透射式電渦流傳感器 發(fā)射線圈 L1和 接收線圈 L2分臵于被測金屬板的上下方 。 由于低頻磁場集膚效應小 ， 滲透深 ，當低頻 (音頻范圍 )電壓 u1加到線圈 L1的兩端后 ，所產生磁力線的一部分透過金屬板 ,使線圈 L2產生感應電動勢 u2。 但由于渦流消耗部分磁場能量 ， 使感應電動勢 u2減少 ， 當金屬板越厚時 ，損耗的能量越大 ， 輸出電動勢 u2越小 。 因此 ，u2的大小與金屬板的厚度及材料的性質有關 .試驗表明 u2隨材料厚度 h的增加按負指數規(guī)律減少 ,因此 ， 若金屬板材料的性質一定 ， 則利用 u2的變化即可測厚度 。 線圈 L2 的感應電壓與被測厚度的增大按負冪指數的規(guī)律減小，即 heu???2式中 δ—— 被測金屬板的厚度； h—— 貫穿深度。 fh ?? 測量厚度時，激勵頻率應選得較低。頻率太高，貫穿深度小于被測厚度，不利于進行厚度測量，通常選 激勵頻率為 1kHz左右 。 測 薄金屬板 時，頻率一般應略 高 些， 測厚金屬板 時，頻率應 低 些。在測量電阻率 ρ較小的材料時，應選較 低 的頻率（如 500Hz），測量 ρ較大 的材料時，應選用較 高 的頻率（如2kHz），從而保證在測量不同材料時能得到較好的線性和靈敏度。 電渦流傳感器的轉換電路 電渦流傳感器轉換電路的作用就是將 Z、 L或 Q轉換為電壓或電流的變化。 阻抗 Z的轉換電路一般用 電橋 ， 電感 L的轉換電路一般用 諧振電路 ，又可以分為調幅法和調頻法兩種。 1. 交流電橋 將傳感器線圈的阻抗變化轉化為電壓或電流的變化。圖中 L1 、 L2是兩個 差動 傳感器線圈 ，它們與電容 C1 、 C2的并聯阻抗 Z1 、 Z2作為電橋的兩個橋臂 . U0 圖 422 交流電橋測量電路 L1 振蕩器 R1 R2 C2 ~ C1 L2 檢波 放大 111 C//LZ ?222 C//LZ ?2. 調幅式電路 圖 423 調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 渦流傳感器線圈與電容并聯組成 LC并聯諧振回路，由恒流源石英晶體振蕩器供電。沒有被測物體時，并聯諧振回路的諧振頻率等于激勵振蕩器的頻率 f0，此時 LC并聯回路呈現阻抗最大。 諧振回路上輸出電壓 U0為： U0 = I0Z ?為了克服帶材不夠平整或運行過程中上下波動的影響，在帶材的上、下兩側對稱地設置了兩個特性完全相同的渦流傳感器 S1和 S2。 S1和 S2與被測帶材表面之間的距離分別為 x1和 x2。若帶材厚度不變，則被測帶材上、下表面之間的距離總有x1+x2=常數的關系存在。兩傳感器的輸出電壓之和為 2Uo，數值不變。如果被測帶材厚度改變量為 Δδ，則兩傳感器與帶材之間的距離也改變一個Δδ，兩傳感器輸出電壓此時為 2Uo177。 ΔU。 ΔU經放大器放大后，通過指示儀表即可指示出帶材的厚度變化值。 帶材厚度給定值與偏差指示值的代數和就是被測帶材的厚度。 ?當被測旋轉軸轉動時，電渦流傳感器與輸出軸的距離變?yōu)?d0+Δd。由于電渦流效應，使傳感器線圈阻抗隨 Δd的變化而變化，這種變化將導致振蕩諧振回路的品質因數發(fā)生變化，它們將直接影響振蕩器的電壓幅值和振蕩頻率。因此，隨著輸入軸的旋轉，從振蕩器輸出的信號中包含有與轉速成正比的脈沖頻率信號。 該信號由檢波器檢出電壓幅值的變化量，然后經整形電路輸出頻率為fn的脈沖信號。 該信號經電路處理便可得到被測轉速。 ? 特點：可實現非接觸式測量，抗污染能力很強。最高測量轉速可達 60萬 r/min 。