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詳細(xì)分析電渦流探頭傳感器的工作原理

更新時間:2020-11-25      瀏覽次數(shù):2606
  電渦流探頭傳感器的工作原理:
  當(dāng)接通傳感器系統(tǒng)電源時,在前置器內(nèi)會產(chǎn)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(chǎn)生交變磁場H1。
  如果在磁場H1的范圍沒有金屬導(dǎo)體接近,則發(fā)射到這一范圍內(nèi)的能量都會被釋放;反之,如果有金屬導(dǎo)體接近探頭頭部,則交變磁場H1將在導(dǎo)體的表面產(chǎn)生電渦流場,該電渦流場也會產(chǎn)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(yīng)有關(guān),也與靜磁學(xué)效應(yīng)有關(guān)。

  假定金屬導(dǎo)體是均質(zhì)的,其性能是線形和各向同性的,則線圈——金屬導(dǎo)體系統(tǒng)的磁導(dǎo)率u、電導(dǎo)率σ、尺寸因子r、線圈與金屬導(dǎo)體距離δ線圈激勵電流I和頻率ω等參數(shù)來描述。因此線圈的阻抗可用函數(shù)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(shù),由麥克斯韋爾公式,可以求得此函數(shù)為一非線形函數(shù),其曲線為“S”型曲線,在一定范圍內(nèi)可以近似為一線形函數(shù)。
  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(dǎo)體的距離δ的變化轉(zhuǎn)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,電渦流探頭傳感器就是根據(jù)這一原理實(shí)現(xiàn)對金屬物體的位移、振動等參數(shù)的測量。
  一般來說,傳感器線圈的阻抗、電感和品質(zhì)因數(shù)的變化與導(dǎo)體的幾何形狀、導(dǎo)電率和磁導(dǎo)率有關(guān)。也與線圈的幾何參數(shù)、電流的頻率以及線圈到被測導(dǎo)體間距有關(guān)。
  如果控制上述參數(shù)中的一個參數(shù)改變,其余的不變,那么就可以構(gòu)成測位移、測溫度、測硬度等的各種傳感器。
 

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