【正文】 的大小直接影響靈敏度：R大則靈敏度低， R小則靈敏度高，但 R過小時，由于對振蕩器起旁路作用，也會使靈敏度降低。 ? 諧振回路的輸出電壓為高頻載波信號，信號較小，因此設(shè)有高頻放大、檢波和濾波等環(huán)節(jié)，使輸出信號便于傳輸與測量。圖中源極輸出器是為減小振蕩器的負載而加。 上一頁 下一頁 返回 電渦流式傳感器 ? 2. 變頻調(diào)幅電路 ? 定頻調(diào)幅電路雖然有很多優(yōu)點，并獲得廣泛應(yīng)用，但線路較復(fù)雜，裝調(diào)較困難，線性范圍也不夠?qū)?。因此，人們又研究了一種變頻調(diào)幅電路，這種電路的基本原理是將傳感器線圈直接接入電容三點式振蕩回路。當(dāng)導(dǎo)體接近傳感器線圈時，由于渦流效應(yīng)的作用，振蕩器輸出電壓的幅度和頻率都發(fā)生變化，利用振蕩幅度的變化來檢測線圈與導(dǎo)體間的位移變化，而對頻率變化不予理會。變頻調(diào)幅電路的諧振曲線如 圖 421所示。無被測導(dǎo)體時，振蕩回路的 Q值最高，振蕩電壓幅值最大，振蕩頻率為 f0。當(dāng)有金屬導(dǎo)體接近線圈時，渦流效應(yīng)使回路 Q值降低，諧振曲線變鈍，振蕩幅度降低，振蕩頻率也發(fā)生變化。當(dāng)被測導(dǎo)體為軟磁材料時，由于磁效應(yīng)的作用，諧振頻率降低，曲線左移；被測導(dǎo)體為非軟磁材料時，諧振頻率升高，曲線右移。所不同的是，振蕩器輸出電壓不是各諧振曲線與 f0的交點， 而是各諧振曲線峰點的連線。 上一頁 下一頁 返回 電渦流式傳感器 ? 這種電路除結(jié)構(gòu)簡單、成本較低外，還具有靈敏度高、線性范圍寬等優(yōu)點，因此監(jiān)控等場合常采用它。必須指出，該電路用于被測導(dǎo)體為軟磁材料時，雖由于磁效應(yīng)的作用使靈敏度有所下降，但磁效應(yīng)對渦流效應(yīng)的作用相當(dāng)于在振蕩器中加入負反饋，因而能獲得很寬的線性范圍。所以如果配用渦流板進行測量，應(yīng)選用軟磁材料。 ? ? 調(diào)頻電路與變頻調(diào)幅電路一樣，將傳感器線圈接入電容三點式振蕩回路，所不同的是，它以振蕩頻率的變化作為輸出信號。如欲以電壓作為輸出信號，則應(yīng)后接鑒頻器。這種電路的關(guān)鍵是提高振蕩器的頻率穩(wěn)定度。通?？梢詮沫h(huán)境溫度變化、電纜電容變化及負載影響三方面考慮。 ? 提高諧振回路元件本身的穩(wěn)定性也是提高頻率穩(wěn)定度的一個措施。為此，傳感器線圈 L可采用熱繞工藝?yán)@制在低膨脹系數(shù)材料的骨架上，并配以高穩(wěn)定的云母電容或具有適當(dāng)負溫度系數(shù)的電容 (進行溫度補償 )作為諧振電容 C。此外，提高傳感器探頭的靈敏度也能提高儀器的相對穩(wěn)定性。 上一頁 下一頁 返回 電渦流式傳感器 ? 電渦流式傳感器的應(yīng)用 ? 1. 測位移 ? 電渦流式傳感器的主要用途之一是測量金屬件的靜態(tài)或動態(tài)位移，最大量程達數(shù)百毫米，分辨率為 %。目前電渦流位移傳感器的分辨力最高已做到 (量程 0～ 15181。m)。凡是可轉(zhuǎn)換為位移量的參數(shù)，都可用電渦流式傳感器測量，如機器轉(zhuǎn)軸的軸向竄動、金屬材料的熱膨脹系數(shù)、鋼水液位、紗線張力、流體壓力等。 ? 圖 422所示為用電渦流式傳感器構(gòu)成的液位監(jiān)控系統(tǒng)。通過浮子與杠桿帶動渦流板上下位移，由電渦流式傳感器發(fā)出信號控制電動泵的開啟而使液位保持一定。 上一頁 下一頁 返回 電渦流式傳感器 ? 2. 測厚度 ? 電渦流式傳感器也可用于厚度測量。測板厚時，金屬板材厚度的變化相當(dāng)于線圈與金屬表面間距離的改變，根據(jù)輸出電壓的變化即可知線圈與金屬表面間距離的變化，即板厚的變化。如 圖 423所示。為克服金屬板移動過程中上下波動及帶材不夠平整的影響，常在板材上下兩側(cè)對稱放置兩個特性相同的傳感器 L1與 L2距離為 D。由圖可知，板厚 d=D(x1+x2)。工作時，兩個傳感器分別測得 x1和 x2。板厚不變時， (x1+x2)為常值；板厚改變時，代表板厚偏差的 (x1+x2)所反映的輸出電壓發(fā)生變化。測量不同厚度的板材時，可通過調(diào)節(jié)距離 D來改變板厚設(shè)定值，并使偏差指示為零。這時，被測板厚即板厚設(shè)定值與偏差指示值的代數(shù)和。 上一頁 下一頁 返回 電渦流式傳感器 ? 除上述非接觸式測板厚外，利用電渦流式傳感器還可制成金屬鍍層厚度測量儀、接觸式金屬或非金屬板厚測量儀。 ? 除此以外：利用多個傳感器沿轉(zhuǎn)軸軸向排布，可測得各測點轉(zhuǎn)軸的瞬時振幅值，從而作出轉(zhuǎn)軸振型圖；利用兩個傳感器沿轉(zhuǎn)軸徑向垂直安裝，可測得轉(zhuǎn)軸軸心軌跡；在被測金屬旋轉(zhuǎn)體上開槽或作成齒輪狀，利用電渦流傳感器可測出該旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)頻率或轉(zhuǎn)速；電渦流傳感器還可用作接近開關(guān)，金屬零件計數(shù)，尺寸或表面粗糙度檢測，等等。 ? 電渦流傳感器測位移，由于測量范圍寬、反應(yīng)速度快，可實現(xiàn)非接觸測量，常用于在線檢測。 ? 3. 測溫度 ? 在較小的溫度范圍內(nèi)，導(dǎo)體的電阻率與溫度的關(guān)系為 上一頁 下一頁 返回 電渦流式傳感器 ? 式中 ρ ρ0—— 溫度 t1與 t0時的電阻率； ? α—— 在給定溫度范圍內(nèi)的電阻溫度系數(shù)。 ? 若保持電渦流式傳感器的機、電、磁各參數(shù)不變，使傳感器的輸出只隨被測導(dǎo)體電阻率而變，就可測得溫度的變化。上述原理可用來測量液體、氣體介質(zhì)溫度或金屬材料的表面溫度，適合于低溫到常溫的測量。 ? 圖 424所示為一種測量液體或氣體介質(zhì)溫度的電渦流式傳感器。它的優(yōu)點是：不受金屬表面涂料、油、水等介質(zhì)的影響；可實現(xiàn)非接觸測量；反應(yīng)快。目前已制成熱慣性時間常數(shù)僅1ms的電渦流溫度計。 ? 除上述應(yīng)用外，電渦流式傳感器還可利用磁導(dǎo)率與硬度有關(guān)的特性實現(xiàn)非接觸式硬度連續(xù)測量；利用裂紋引起導(dǎo)體電阻率、磁導(dǎo)率等變化的綜合影響，進行金屬表面裂紋及焊縫的無損探傷等。 ? ?1 0 1 01 ( )tt? ? ?? ? ?上一頁 返回 圖 41 變隙式傳感器及其輸出特性 返回 圖 42 變面積式電感傳感器 返回 圖 43 變面積型式電感傳感器特性曲線 返回 圖 44 螺管式電感傳感器 返回 圖 45 差動式電感傳感器 (a) 變間隙式； (b) 變面積式； (c) 螺管式 返回 圖 46 交流電橋的幾種形式 (a) 電阻平衡臂電橋； (b)變壓器式電橋； (c) 緊耦合電感臂電橋 返回 圖 47 帶相敏整流的交流電橋 返回 圖 48 變隙式差動變壓器 返回 圖 49 差動變壓器線圈各種排列形式 1— 初級線圈； 2— 次級線圈； 3— 銜鐵 返回 圖 410 差動變壓器的等效電路 返回 圖 411 差動變壓器輸出特性曲線 返回 圖 412 減小零點殘余電壓電路 返回 圖 413 差動整流電路 返回 圖 414 差動相敏檢波電路 返回 圖 415 差動變壓器式加速度傳感器 (a)結(jié)構(gòu)示意 (1— 彈性支承； 2— 差動變壓器 ) (b)測量電路方框圖 返回 圖 416 微壓力變送器 (a) 結(jié)構(gòu)圖 (b) 測量電路方框圖 1— 接頭； 2— 膜盒； 3— 底座； 4— 線路板； 5— 差動變壓器； 6— 銜鐵； 7— 罩殼 返回 圖 417 電渦流式傳感器的基本原理 返回 圖 418 等效電路 返回 圖 419 定頻調(diào)幅電路框圖 返回 圖 420 定頻調(diào)幅諧振曲線 返回 圖 421 變頻調(diào)幅諧振曲線 返回 圖 422 液位監(jiān)控系統(tǒng) 1— 渦流板； 2— 電渦流式傳感器； 3— 浮子 返回 圖 423 測金屬板厚度示意圖 返回 圖 424 測溫用渦流式傳感器 1— 補償線圈； 2— 管架； 2— 測量線圈； 4— 隔熱襯墊； 5— 溫度敏感元件 返回