关于常用传感器工作原理电涡流式第1页，共23页，星期日，2025年，2月5日*何谓涡流？在许多电工设备中都存在大块导体(如发电机和变压器的铁心和端盖等)。当这些大块导体处在变化的磁场中或在磁场中切割磁力线时，其内部都会感应出电流。这些电流的特点是：在大块导体内部自成闭合回路，呈旋涡状流动。因此，称之为涡旋电流，简称涡流。例如，含有圆柱导体芯的螺管线圈中通有交变电流时，圆柱导体芯中出现的感应电流或涡流，如图所示。3.5电涡流式传感器当交变电流通过导线时，感应电流（涡流）将集中在导体表面流通，尤其当频率较高时，此电流几乎是在导体表面附近的一薄层中流动，这就是所谓的集肤效应现象。第2页，共23页，星期日，2025年，2月5日*交变电流频率越高，涡流的集肤效应越显著，即涡流穿透深度越小，其穿透深度：可见，涡流穿透深度与激励电流频率有关，所以根据激励频率高低，涡流传感器可分为：高频反射式和低频透射式两大类。前者用于非接触式位移变量的检测，后者仅用于金属板厚度的测量。由于结构简单、灵敏度高、频响范围宽、不受油污等介质的影响，并能进行非接触测量，适用范围广。用来测量位移、厚度、转速、温度、硬度等参数，以及用于无损探伤领域。由于目前高频反射式电涡流传感器应用广泛，因此本节主要介绍高频反射式电涡流传感器。第3页，共23页，星期日，2025年，2月5日*高频反射式如图所示，金属板置于一只线圈的附近，它们之间相互的间距为δ，当线圈输入一交变电流i1时，便产生交变磁通量Φ1，金属板在此交变磁场中会产生感应电流i2，这种电流在金属体内是闭合的，所以称之为“涡电流”或“涡流”。这种涡电流也将产生交变磁场Φ2，与线圈的磁场变化方向相反，Φ2总是抵抗Φ1的变化，由于涡流磁场Φ2的作用使原线圈的等效阻抗发生变化。Φ1i1Φ2i2涡电流式传感器是利用涡流效应，将非电量转换为阻抗的变化而进行测量的。1MHz第4页，共23页，星期日，2025年，2月5日*一般讲，线圈的阻抗变化与金属导体的电阻率?、磁导率?、线圈与金属导体的距离以及线圈激励电流的频率?等参数有关。即，线圈阻抗?是这些参数的函数，可写成Φ1i1Φ2i2第5页，共23页，星期日，2025年，2月5日*若能控制其中大部分参数恒定不变，只改变其中一个参数，这样阻抗就能成为这个参数的单值函数。涡流式传感器的特点是结构简单，易于进行非接触的连续测量，灵敏度较高，适用性强，因此得到了广泛的应用。④利用变换量、?、?等的综合影响，可以做成探伤装置等。其应用大致有下列四个方面：①利用位移作为变化量，可以测被测量位移、厚度、振动、转速等传感器，也可做成接近开关、计数器等；②利用材料电阻率?作为变换量，可以做成温度测量、材质判别等传感器③利用磁导率?作为变换量，可以做成测量应力、硬度等传感器；第6页，共23页，星期日，2025年，2月5日*基本结构：1234561线圈2框架3衬套4支架5电缆6插头高频反射电涡流传感器主要由线圈和框架组成。由于电涡流式传感器的主体是激磁线圈，所以线圈的性能和几何尺寸、形状对整个测量系统的性能将产生重要的影响。一般情况下，线圈的导线采用高强度漆包线；要求较高的场合，可以用银或银合金线；在较高温度条件下，需要用高温漆包线。下图为CZF1型涡流传感器的结构原理，它采取将导线绕在聚四氟乙烯框架窄槽内，形成线圈的结构方式。第7页，共23页，星期日，2025年，2月5日*型号线性范围/?m线圈外径/mm分辨力/?m线性误差（%）使用温度/?CCZF1-10001000?713-15?+80CZF1-30003000?1533-15?+80CZF1-50005000?2853-15?+80分析上表请得出结论：线圈外径与测量范围及分辨力之间有何关系？线圈外径越大，测量范围就越大，但分辨力就越差，灵敏度也降低。第8页，共23页，星期日，2025年，2月5日*非接触电涡流式位移、振动传感器，具有非接触测量、线性范围较宽，灵敏度高、抗扰动能力强、无介质影响、稳定可靠、易于处理等优点。广泛应用于冶金、化工。航天等行业中，进行位移、振动、转速、厚度、表面不平度等机械量的检测。第9页，共23页，星期日，2025年，2月5日*大直径电涡流探雷器第10页，共23页，星期日，2025年，2月5日*低频透射式发射线圈L1和接收线圈L2分置于被测金属板的上下方。由于低频磁场