電渦流式傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理介紹

當(dāng)導(dǎo)體置于交變磁場(chǎng)或在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體上引起感生電流ie，此電流在導(dǎo)體內(nèi)閉合，稱為渦流。渦流大小與導(dǎo)體電阻率ρ、磁導(dǎo)率μ以及產(chǎn)生交變磁場(chǎng)的線圈與被測(cè)體之間距離x，線圈激勵(lì)電流的頻率f有關(guān)。顯然磁場(chǎng)變化頻率愈高，渦流的集膚效應(yīng)愈顯著。即渦流穿透深度愈小，其穿透深度h可表示
ρ—導(dǎo)體電阻率(Ω·cm)；
μr—導(dǎo)體相對(duì)磁導(dǎo)率；
f—交變磁場(chǎng)頻率(Hz)。
可見，渦流穿透深度h和激勵(lì)電流頻率f有關(guān)，所以渦流傳感器根據(jù)激勵(lì)頻率：高頻反射式或低頻透射式兩類。
目前高頻反射式電渦流傳感器應(yīng)用廣泛。
（一） 結(jié)構(gòu)和工作原理
主要由一個(gè)安置在框架上的扁平圓形線圈構(gòu)成。此線圈可以粘貼于框架上，或在框架上開一條槽溝，將導(dǎo)線繞在槽內(nèi)。下圖為CZF1型渦流傳感器的結(jié)構(gòu)原理，它采取將導(dǎo)線繞在聚四氟乙烯框架窄槽內(nèi)，形成線圈的結(jié)構(gòu)方式。

1 線圈 2 框架 3 襯套
4 支架 5 電纜 6 插頭
傳感器線圈由高頻信號(hào)激勵(lì)，使它產(chǎn)生一個(gè)高頻交變磁場(chǎng)φi，當(dāng)被測(cè)導(dǎo)體靠近線圈時(shí)，在磁場(chǎng)作用范圍的導(dǎo)體表層，產(chǎn)生了與此磁場(chǎng)相交鏈的電渦流ie，而此電渦流又將產(chǎn)生一交變磁場(chǎng)φe阻礙外磁場(chǎng)的變化。從能量角度來看，在被測(cè)導(dǎo)體內(nèi)存在著電渦流損耗（當(dāng)頻率較高時(shí)，忽略磁損耗）。能量損耗使傳感器的Q值和等效阻抗Z降低，因此當(dāng)被測(cè)體與傳感器間的距離d改變時(shí)，傳感器的Q值和等效阻抗Z、電感L均發(fā)生變化，于是把位移量轉(zhuǎn)換成電量。這便是電渦流傳感器的基本原理。

電渦流傳感器原理圖