电涡流传感器原理

和其他传感器类似，电涡流传感器也是专门为特定功能开发的一种传感器，它能静态和动态地非接触、高线性度、高分辨力地测量被测金属导体距探头表面的距离。这是个很实用的也很高大上的传感器，基于电涡流效应制成的。

1. 电涡流传感器原理—简介
电涡流传感器是一种非接触的线性化计量工具，能准确测量被测体(必须是金属导体)与探头端面之间静态和动态的相对位移变化。探头里有小型线圈，由控制器控制产生震荡电磁场，当接近被测体时，被测体表面会产生感应电流，而产生反向的电磁场，此时电涡流传感器根据反向电磁场的强度来判断与被测体之间的距离。
按照电涡流在导体内的贯穿情况，电涡流传感器可分为高频反射式和低频透射式两类，但从基本工作原理上来说仍是相似的。电涡流式传感器大的特点是能对位移、厚度、表面温度、速度、应力、材料损伤等进行非接触式连续测量，且长期工作可靠性好、灵敏度高、抗干扰能力强、非接触测量、响应速度快、不受油水等介质的影响，常被用于对大型旋转机械的轴位移、轴振动、轴转速等参数进行长期实时监测，可以分析出设备的工作状况和故障原因，有效地对设备进行保护及预测性维修。

2. 电涡流传感器原理—基本结构
电涡流传感器结构较简单，主要是一个安装在框架上的线圈，线圈可以绕成扁平圆形，粘贴在框架上，也可以在框架上开一个槽，导线绕制在槽内而形成一个线圈，线圈导线一般采用高强度漆包铜线，如果要求高一些，可以使用银或银合金线，外部用聚四氟乙烯等高品质因数塑料密封，如下图所示。为充分利用电涡流效应，被测体为圆盘状物体的平面时，物体的直径应大于线圈直径的2倍以上，否则将使灵敏度降低;被测体为轴状圆柱体的圆弧表面时，它的直径为线圈直径的4倍以上，才不影响测量结果。检测效果还与被测体的厚度有关，不能太薄，一般需0.2mm以上。另外，对于非磁性材料，被测体电导率越高，灵敏度越高。对磁性材料则视磁导率及磁滞损耗的综合影响而定。

3. 电涡流传感器原理—工作原理
电涡流式传感器基于电涡流效应制成的，因此首先介绍电涡流效应。根据法拉第电磁感应原理，块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时，导体内将产生呈涡旋状的感应电流，且呈闭合回路，类似于水涡流形状，此电流叫电涡流，以上现象称为电涡流效应，是电磁感应原理的延伸。 注意：电涡流传感器要求被测体必须是导体。

其工作过程如下图所示：当被测金属与探头之间的距离发生变化时，探头中线圈的Q值也发生变化，Q值的变化引起振荡电压幅度的变化，而这个随距离变化的振荡电压经过检波、滤波、线性补偿、放大归一处理转化成电压(电流)变化，终完成机械位移(间隙)转换成电压(电流)。由上所述，电涡流传感器工作系统中被测体可看作传感器系统的一半，即一个电涡流位移传感器的性能与被测体有关。

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