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1、電渦流傳感器的工作原理






電渦流傳感器的工作原理及結構






當接通傳感器系統電源時，在前置器內會產生一個高頻信號，該信號通過電纜送到探頭的頭部，在頭部周圍產生交變磁場H1。






如果在磁場H1的范圍沒有金屬導體接近，則發射到這一范圍內的能量都會被釋放；反之，如果有金屬導體接近探頭頭部，則交變磁場H1將在導體的表面產生電渦流場，該電渦流場也會產生一個方向與H1相反的交變磁場H2。






由于H2的反作用，就會改變探頭頭部線圈高頻電流的幅度和相位，即改變了線圈的有效阻抗。這種變化與電渦流效應有關，也與靜磁學效應有關（與金屬導體的電導率、磁導率、幾何形狀、線圈幾何參數、激勵電流頻率以及線圈到金屬導體的距離參數有關）。






電渦流傳感器的工作原理及結構






假定金屬導體是均質的，其性能是線形和各向同性的，則線圈——金屬導體系統的磁導率u、電導率σ、尺寸因子r、線圈與金屬導體距離δ線圈激勵電流I和頻率ω等參數來描述。因此線圈的阻抗可用函數Z=F（u，σ，r，δ，I，ω）來表示。






如果控制u，σ，r，I，ω恒定不變，那么阻抗Z就成為距離的單值函數，由麥克斯韋爾公式，可以求得此函數為一非線形函數，其曲線為“S”型曲線，在一定范圍內可以近似為一線形函數。






通過前置器電子線路的處理，將線圈阻抗Z的變化，即頭部體線圈與金屬導體的距離δ的變化轉化成電壓或電流的變化。輸出信號的大小隨探頭到被測體表面之間的間距而變化，電渦流傳感器就是根據這一原理實現對金屬物體的位移、振動等參數的測量。