第四章 电涡流传感器 本章学习电涡流传感器的 原理及应用，并涉及接近开关 的原理、结构、特性参数及应 用。 2023/7116
2023/7/16 1 第四章 电涡流传感器 本章学习电涡流传感器的 原理及应用，并涉及接近开关 的原理、结构、特性参数及应 用
第一节电涡流传感器工作原理 电涡流效应演示 当电涡流线 圈与金属板的距 离x减小时，电 m 涡流线圈的等效 电感L减小，等 效电阻R增大。 感抗X,的变化比 R的变化大得 多，流过电涡流 线圈的电流，增 大。 2023/7/16 2
2023/7/16 2 第一节 电涡流传感器工作原理 电涡流效应演示 当电涡流线 圈与金属板的距 离x 减小时，电 涡流线圈的等效 电感L 减小，等 效电阻R 增大。 感抗XL 的变化比 R 的变化 大 得 多，流过电涡流 线圈的电流 i 1 增 大
电涡流的应用 在我们日常生活中经常可以遇到 干净、 高效的 电磁炉 2023/7/16
2023/7/16 3 电涡流的应用 ——在我们日常生活中经常可以遇到 干净、 高效的 电磁炉
集肤效应 图4-1是电涡流传感器工作原理示意图。当高频 (100kHz左右)信号源产生的高频电压施加到一个靠 近金属导体附近的电感线圈L时，将产生高频磁场H。 如被测导体置于该交变磁场范围之内时，被测导体就 产生电涡流，。，在金属导体的纵深方向并不是均匀分 布的，而只集中在金属导体的表面，这称为集肤效应 (也称趋肤效应)。 集肤效应与激励源频率f、工件的电导率 磁导率等有关。频率越高，电涡流的 渗透的深度就越浅，集肤效应越严重。 2023/7/16
2023/7/16 4 集肤效应 集肤效应与激励源频率f、工件的电导率 、磁导率等有关。频率f越高，电涡流的 渗透的深度就越浅，集肤效应越严重。 图4-1是电涡流传感器工作原理示意图。当高频 （100kHz左右）信号源产生的高频电压施加到一个靠 近金属导体附近的电感线圈L1时，将产生高频磁场H1。 如被测导体置于该交变磁场范围之内时，被测导体就 产生电涡流i 2。i 2在金属导体的纵深方向并不是均匀分 布的，而只集中在金属导体的表面，这称为集肤效应 （也称趋肤效应）
二、等效阻抗分析 电涡流线圈受电涡流影响时的等效阻抗☑的 函数表达式为： Z=R+joL=f(i、f人、r、x)(4-1) 检测深度与激励源频率有何关系？ 如果控制上式中的、人4、G、r不变，电 涡流线圈的阻抗乙就成为哪个非电量的单值函数？ 属于接触式测量还是非接触式测量？ 2023/7/16
2023/7/16 5 二、等效阻抗分析 检测深度与激励源频率有何关系？ 电涡流线圈受电涡流影响时的等效阻抗Z的 函数表达式为： Z=R+jωL=f（i 1、f、、、r、x） （4-1） 如果控制上式中的i 1、f、、、r不变，电 涡流线圈的阻抗Z就成为哪个非电量的单值函数？ 属于接触式测量还是非接触式测量？
等效阻抗与非电量的测量 检测深度的控制：由于存在集肤效应，电 涡流只能检测导体表面的各种物理参数。改变f 可控制检测深度。激励源频率一般设定在 100kHz>1MHz。频率越低，检测深度越深。 间距x的测量：如果控制上式中的、人以σ、不 变，电涡流线圈的阻抗Z就成为间距x的单值函数，这 样就成为非接触地测量位移的传感器。 多种用途：如果控制x、i、不变，就可以用来检 测与表面电导率σ有关的表面温度、表面裂纹等参数， 或者用来检测与材料磁导率有关的材料型号、表面硬 度等参数。 2023/7/16
2023/7/16 6 等效阻抗与非电量的测量 检测深度的控制：由于存在集肤效应，电 涡流只能检测导体表面的各种物理参数。改变f， 可控制检测深度。激励源频率一般设定在 100kHz~1MHz。频率越低，检测深度越深。 间距x的测量：如果控制上式中的i 1、f、、、r不 变，电涡流线圈的阻抗Z就成为间距x的单值函数，这 样就成为非接触地测量位移的传感器。 多种用途：如果控制x、i 1、f不变，就可以用来检 测与表面电导率有关的表面温度、表面裂纹等参数， 或者用来检测与材料磁导率有关的材料型号、表面硬 度等参数
电磁炉内部的励磁线圈
电磁炉内部的励磁线圈
电磁炉的工作原理 高频电 流通过励磁 线圈，产生 交变磁场， 在铁质锅底 不锈钢锅体 涡流 会产生无数 支板 的电涡流， 使锅底自行 微晶玻璃 000,0,0000 线圈 发热，烧开 台板 磁力线 锅内的食 物。 2023/7/16
2023/7/16 8 电磁炉的工作原理 高频电 流通过励磁 线圈，产生 交变磁场， 在铁质锅底 会产生无数 的电涡流， 使锅底自行 发热，烧开 锅 内 的 食 物
第二节 电涡流传感器结构及特性 G·00●000●·00 交变磁场 电涡流探头外形
第二节 电涡流传感器结构及特性 电涡流探头外形 交变磁场
电涡流探头内部结构 1一电涡流线圈2一探头壳体3一壳体上的位置调节螺纹 4一印制线路板5一夹持螺母6一电源指示灯 7一阈值指示灯8一输出屏蔽电缆线9一电缆插头 2023/7116
2023/7/16 10 电涡流探头内部结构 1—电涡流线圈 2—探头壳体 3—壳体上的位置调节螺纹 4—印制线路板 5—夹持螺母 6—电源指示灯 7—阈值指示灯 8—输出屏蔽电缆线 9—电缆插头