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技术支持

详细分析电涡流探头传感器的工作原理
发布时间:2020-11-23   点击次数:283次
  电涡流探头传感器的工作原理:
  当接通传感器系统电源时,在前置器内会产生一个高频信号,该信号通过电缆送到探头的头部,在头部周围产生交变磁场H1。
  如果在磁场H1的范围没有金属导体接近,则发射到这一范围内的能量都会被释放;反之,如果有金属导体接近探头头部,则交变磁场H1将在导体的表面产生电涡流场,该电涡流场也会产生一个方向与H1相反的交变磁场H2。
  由于H2的反作用,就会改变探头头部线圈高频电流的幅度和相位,即改变了线圈的有效阻抗。这种变化与电涡流效应有关,也与静磁学效应有关。

  假定金属导体是均质的,其性能是线形和各向同性的,则线圈——金属导体系统的磁导率u、电导率σ、尺寸因子r、线圈与金属导体距离δ线圈激励电流I和频率ω等参数来描述。因此线圈的阻抗可用函数Z=F(u,σ,r,δ,I,ω)来表示。
  如果控制u,σ,r,I,ω恒定不变,那么阻抗Z就成为距离的单值函数,由麦克斯韦尔公式,可以求得此函数为一非线形函数,其曲线为“S”型曲线,在一定范围内可以近似为一线形函数。
  通过前置器电子线路的处理,将线圈阻抗Z的变化,即头部体线圈与金属导体的距离δ的变化转化成电压或电流的变化。输出信号的大小随探头到被测体表面之间的间距而变化,电涡流探头传感器就是根据这一原理实现对金属物体的位移、振动等参数的测量。
  一般来说,传感器线圈的阻抗、电感和品质因数的变化与导体的几何形状、导电率和磁导率有关。也与线圈的几何参数、电流的频率以及线圈到被测导体间距有关。
  如果控制上述参数中的一个参数改变,其余的不变,那么就可以构成测位移、测温度、测硬度等的各种传感器。
 

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