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電渦流傳感器工作原理

電渦流效應

電渦流傳感器是根據(jù)電渦流效應進行工作的，即利用金屬導體置于變化的磁場中，產(chǎn)生感應電流，從而在金屬體內(nèi)形成自行閉合的電渦流線，這種現(xiàn)象稱為電渦流效應。

電渦流傳感器結(jié)構(gòu)及特性

傳感元件：電渦流探頭

電渦流探頭是一個固定在框架上的扁平線圈，激勵源頻率較高（數(shù)十千赫至數(shù)兆赫）。

傳感器探頭里有小型線圈，由控制器控制產(chǎn)生震蕩電磁場，當接近被測體時，被測體表面會產(chǎn)生感應電流，而產(chǎn)生反向的電磁場。這時電渦流傳感器根據(jù)反向電磁場的強度來判斷與被測體之間的距離。注意：電渦流傳感器要求被測體必須是導體。

電渦流位移傳感器測量技術(shù)的歷史

最先發(fā)現(xiàn)電渦流現(xiàn)象的是Fran?ois Arago (1786–1853)，第25任法國總統(tǒng)，數(shù)學家，物理學家和天文學家。1824年，他發(fā)現(xiàn)并命名旋轉(zhuǎn)磁場，以及絕大多數(shù)導體均可以被磁化。他的發(fā)現(xiàn)后來被Michael Faraday (1791–1867) 整理和最終完善。

1834年，Heinrich Lenz發(fā)布了楞次定律，感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。

法國物理學家Léon Foucault (1819–1868)于1855年發(fā)現(xiàn)，在磁場兩級中間，旋轉(zhuǎn)銅制圓盤所需要的力更大，于此同時，銅制圓盤受內(nèi)部感生電渦流的作用而發(fā)熱。

1879年David E. Hughes采用渦流技術(shù)進行了非接觸測量，用于分揀金屬被測物。

1980年，德國米銥公司將電渦流位移傳感器用于工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)檢測

1988年，德國米銥公司發(fā)布了小尺寸電渦流位移傳感器，使得在安裝空間受限的情況下，也可以采用電渦流原理獲得精準的測量數(shù)據(jù)。

電渦流傳感器的優(yōu)點

1、渦流傳感器是一種非接觸的線性化計量工具，能靜態(tài)和動態(tài)地非接觸、高線性度、高分辨力地測量被測金屬導體距探頭表面的距離。電渦流傳感器在測量過程中測量準確性會受到一定的影響。

2、傳感器特性與被測體的電導率時，由于渦流效應和磁效應同時存在，磁效應反作用于渦流效應，使得渦流效應減弱，即傳感器的靈敏度降低。而當被測體為弱導磁材料（如銅，鋁，合金鋼等）時，由于磁效應弱，相對來說渦流效應要強，因此傳感器感應靈敏度要高。

3、不規(guī)則的被測體表面，會給實際的測量帶來附加誤差，因此對被測體表面應該平整光滑，不應存在凸起、洞眼、刻痕、凹槽等缺陷。一般要求，對于振動測量的被測表面粗糙度要求在0.4um～0.8um之間;對于位移測量被測表面粗糙度要求在0.4um～1.6um之間。

4、電渦流效應主要集中在被測體表面，如果由于加工過程中形成殘磁效應，以及淬火不均勻、硬度不均勻、金相組織不均勻、結(jié)晶結(jié)構(gòu)不均勻等都會影響傳感器特性。在進行振動測量時，如果被測體表面殘磁效應過大，會出現(xiàn)測量波形發(fā)生畸變。

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