【摘要】:电涡流式传感器的基本工作原理如图6.35所示,电感线圈与金属板的距离为δ,当线圈中通以高频交流激磁电流i1时,在线圈周围空间就会产生一交变的磁场H1。所以,电感线圈的电感量L、等效阻抗Z和品质因数Q等都将发生改变,其变化程度与线圈和被测导体的尺寸因子r、线圈至金属板之间的距离δ,金属板材料的电阻率ρ和磁导率μ,以及激磁电流i1的幅值与角频率ω等参数都有关系。
电涡流式传感器的基本工作原理如图6.35所示,电感线圈与金属板的距离为δ,当线圈中通以高频交流激磁电流i1时,在线圈周围空间就会产生一交变的磁场H1。该交变磁场作用于靠近线圈一侧的金属板表面,在金属表面产生与磁场H1相交链的电涡流i2,该电流在金属板内部是闭合的。电涡流i2反过来又会产生一个交变的电场H2,根据楞次定律,H2与H1的方向相反,起到抵消H1的作用。此外,线圈和金属板之间还存在磁滞损耗,导致磁场能量的损失。所以,电感线圈的电感量L、等效阻抗Z和品质因数Q等都将发生改变,其变化程度与线圈和被测导体的尺寸因子r、线圈至金属板之间的距离δ,金属板材料的电阻率ρ和磁导率μ,以及激磁电流i1的幅值与角频率ω等参数都有关系。因此传感器线圈受电涡流影响时的等效阻抗Z的函数关系式为
如果式(6.38)中其他参数保持不变,而只改变其中一个参数,则传感器线圈阻抗Z就仅仅是这个参数的单值函数,从而可以按线圈等效阻抗Z的大小测量出该参数。例如,若其他参数固定,只改变距离δ,可根据线圈阻抗的变化测量位移或振动的变化。又如,改变ρ或μ可用来测量金属的材质或温度(ρ或μ均受温度的影响),或进行无损探伤。
图6.35 电涡流式传感器的工作原理
图6.36 电涡流式传感器的等效电路
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