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電渦流傳感器工作原理

電渦流效應(yīng)

電渦流傳感器是根據(jù)電渦流效應(yīng)進(jìn)行工作的，即利用金屬導(dǎo)體置于變化的磁場(chǎng)中，產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而在金屬體內(nèi)形成自行閉合的電渦流線，這種現(xiàn)象稱(chēng)為電渦流效應(yīng)。

電渦流傳感器結(jié)構(gòu)及特性

傳感元件：電渦流探頭

電渦流探頭是一個(gè)固定在框架上的扁平線圈，激勵(lì)源頻率較高（數(shù)十千赫至數(shù)兆赫）。

傳感器探頭里有小型線圈，由控制器控制產(chǎn)生震蕩電磁場(chǎng)，當(dāng)接近被測(cè)體時(shí)，被測(cè)體表面會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，而產(chǎn)生反向的電磁場(chǎng)。這時(shí)電渦流傳感器根據(jù)反向電磁場(chǎng)的強(qiáng)度來(lái)判斷與被測(cè)體之間的距離。注意：電渦流傳感器要求被測(cè)體必須是導(dǎo)體。

電渦流位移傳感器測(cè)量技術(shù)的歷史

最先發(fā)現(xiàn)電渦流現(xiàn)象的是Fran?ois Arago (1786–1853)，第25任法國(guó)總統(tǒng)，數(shù)學(xué)家，物理學(xué)家和天文學(xué)家。1824年，他發(fā)現(xiàn)并命名旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，以及絕大多數(shù)導(dǎo)體均可以被磁化。他的發(fā)現(xiàn)后來(lái)被Michael Faraday (1791–1867) 整理和最終完善。

1834年，Heinrich Lenz發(fā)布了楞次定律，感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。

法國(guó)物理學(xué)家Léon Foucault (1819–1868)于1855年發(fā)現(xiàn)，在磁場(chǎng)兩級(jí)中間，旋轉(zhuǎn)銅制圓盤(pán)所需要的力更大，于此同時(shí)，銅制圓盤(pán)受內(nèi)部感生電渦流的作用而發(fā)熱。

1879年David E. Hughes采用渦流技術(shù)進(jìn)行了非接觸測(cè)量，用于分揀金屬被測(cè)物。

1980年，德國(guó)米銥公司將電渦流位移傳感器用于工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)檢測(cè)

1988年，德國(guó)米銥公司發(fā)布了小尺寸電渦流位移傳感器，使得在安裝空間受限的情況下，也可以采用電渦流原理獲得精準(zhǔn)的測(cè)量數(shù)據(jù)。

電渦流傳感器的優(yōu)點(diǎn)

1、渦流傳感器是一種非接觸的線性化計(jì)量工具，能靜態(tài)和動(dòng)態(tài)地非接觸、高線性度、高分辨力地測(cè)量被測(cè)金屬導(dǎo)體距探頭表面的距離。電渦流傳感器在測(cè)量過(guò)程中測(cè)量準(zhǔn)確性會(huì)受到一定的影響。

2、傳感器特性與被測(cè)體的電導(dǎo)率時(shí)，由于渦流效應(yīng)和磁效應(yīng)同時(shí)存在，磁效應(yīng)反作用于渦流效應(yīng)，使得渦流效應(yīng)減弱，即傳感器的靈敏度降低。而當(dāng)被測(cè)體為弱導(dǎo)磁材料（如銅，鋁，合金鋼等）時(shí)，由于磁效應(yīng)弱，相對(duì)來(lái)說(shuō)渦流效應(yīng)要強(qiáng)，因此傳感器感應(yīng)靈敏度要高。

3、不規(guī)則的被測(cè)體表面，會(huì)給實(shí)際的測(cè)量帶來(lái)附加誤差，因此對(duì)被測(cè)體表面應(yīng)該平整光滑，不應(yīng)存在凸起、洞眼、刻痕、凹槽等缺陷。一般要求，對(duì)于振動(dòng)測(cè)量的被測(cè)表面粗糙度要求在0.4um～0.8um之間;對(duì)于位移測(cè)量被測(cè)表面粗糙度要求在0.4um～1.6um之間。

4、電渦流效應(yīng)主要集中在被測(cè)體表面，如果由于加工過(guò)程中形成殘磁效應(yīng)，以及淬火不均勻、硬度不均勻、金相組織不均勻、結(jié)晶結(jié)構(gòu)不均勻等都會(huì)影響傳感器特性。在進(jìn)行振動(dòng)測(cè)量時(shí)，如果被測(cè)體表面殘磁效應(yīng)過(guò)大，會(huì)出現(xiàn)測(cè)量波形發(fā)生畸變。

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