電渦流傳感器-II吳喆wanlingren@163.com2015年3月27日PrincipleandapplicationofsensorEddyCurrentSensor-II電渦流傳感器應用電渦流式接近開關Outline.....振動測量檢波后，得到正半周，低通濾波器濾除載波后，得到被測振動的各項參數：振幅、周期、頻率、失真等。用電渦流調幅法測量簡諧振動時，輸出為典型的調幅波形檢波二極管僅讓正半周信號通過振動測量a）徑向振動測量b）長軸多線圈測量c）葉片振動測量1－電渦流線圈2－被測物p92調頻法測量振動的波形振動測量汽輪機葉片參數的檢測

測量懸臂梁的振幅及頻率汽輪機葉片的激振測量示意圖可以用激振小錘敲擊葉片根部，利用李薩如（李沙茹）圖形法測量汽輪機葉片的共振頻率。而現在更多地利用計算機直接計算出振動信號的多項參數。李薩如（JulesAntoineLissajous）圖形振動傳感器的輸出接到示波器的Y軸上，信號發生器的輸出接到示波器的X軸上，示波器的光點的運動軌跡就是李薩如圖形。如果兩個信號的頻率相同，光點的軌跡為一個橢圓。整數倍比例時,光點的軌跡見2:1、3:1、3:2等圖形,李薩如圖形與兩個信號的相位差有關。10T

若轉軸上開z個槽(或齒)，頻率計的讀數為f（單位為Hz），則轉軸的轉速n（單位為r/min）的計算公式為

轉速測量轉速傳感器與齒輪的相對位置齒輪轉速測量的計算

例：設齒數z=48，測得頻率f=120Hz，求：該齒輪的轉速n

。解：n=60f/z=60×120÷48=7200÷48=150r/min1－電渦流線圈2－被測物電動機轉速測量測量絕緣層厚度測量絕緣層厚度與測量金屬鍍層的原理是相反的。絕緣層越厚，探頭與金屬板之間的距離就越大，電渦流就越小。電渦流探頭絕緣層金屬基板五、電渦流式通道安全檢查門

安檢門的內部設置有發射線圈和接收線圈。當有金屬物體通過時，交變磁場就會在該金屬導體表面產生電渦流，會在接收線圈中感應出電壓，計算機根據感應電壓的大小、相位來判定金屬物體的大小。如果采用1~6區線圈檢測技術，可以顯示報警的部位。金屬報警電渦流式通道金屬安全檢查門原理

L11、L12與L21、L22相互垂直，成電氣正交狀態，無磁路交鏈,Ｕo=0。在有金屬物體通過L11、L12形成的交變磁場H1時，交變磁場就會在該金屬導體表面產生電渦流。電渦流也將產生一個新的微弱磁場H2。H2的相位與金屬體位置、大小等有關，但與L21、L22不再正交，因此可以在L21、L22中感應出電壓。H2安檢門靈敏度的設定根據人體基本結構，將安檢門劃分為6個探測區域，可進行100級靈敏度的調整，根據實際應用狀況，預先設定靈敏度的級別。最高靈敏度可探測到一枚回形針大小的金屬。可根據實際使用情況預先設定金屬物品的可能部位及體積、重量、大小進行適當的靈敏度調節,排除皮帶扣、鑰匙、首飾、硬幣等物品的誤報電渦流表面探傷

Eddycurrentsaredistortedbythecrack,thischangesthemagneticfieldoftheeddycurrentsfromH'B

toH'C

therebychangingtheloadingonthecoil.Thecoilimpedancechangesto

Zcrack.手持式裂紋測量儀油管探傷軸承滾子渦流探傷機軸承滾子渦流探傷機是由計算機控制的軸承滾子表面微裂紋探傷的專用設備，可探出深30μm的表面微小裂紋。渦流探傷儀花瓣阻抗圖掌上型

電渦流

探傷儀臺式電渦流探傷儀電渦流式（電感式）接近開關接近開關又稱無觸點行程開關。它能在一定的距離（幾毫米至幾十毫米）內檢測有無物體靠近。當物體與其接近到設定距離時，就可以發出“動作”信號。

接近開關的核心部分是“感辨頭”，也稱探頭，它對正在接近的物體有很高的感辨能力。

接近開關外形接近開關與機械行程開關的比較

1）非接觸檢測，不影響被測物的運行工況。2）定位準確度高。3）不產生機械磨損和疲勞損傷，耐腐蝕，動作頻率高，工作壽命長。4）響應快，約幾毫秒至十幾毫秒。5）采用全密封結構，防潮、防塵性能較好，工作可靠性強。6）無觸點、無火花、無噪聲，可適用于要求防爆的場合（防爆型）。7）易于與計算機或PLC等接口。8）體積小，安裝、調整方便。（9）缺點是“觸點”容量較小，負載短路時容易燒毀。機械式行程開關結構類似小型繼電器的觸點，有常開和常閉，電流一般不能超過2A。OC門作為輸出開關，電流在200mA級以下，只能拖動小型信號繼電器有源型接近開關接近開關的主要性能指標

（1）動作距離：當被測物由正面靠近接近開關的感應面時，使接近開關動作（輸出狀態變為有效狀態）的距離δmin（mm）。（2）復位距離：當被測物由正面離開接近開關的感應面，接近開關轉為復位時，被測物離開感應面的距離δmax。（3）動作滯差：復位距離與動作距離之差。動作滯差越大，對抗被測物抖動等造成的機械振動干擾的能力就強，但動作準確度就越差。（4）額定工作距離：額定工作距離指接近開關在實際使用中被設定的安裝距離。在此距離內，接近開關不應受溫度變化、電源波動等外界干擾而產生誤動作。額定工作距離應小于動作距離，但是若設置得太小，有可能無法復位。實際應用中，考慮到各方面環境因素干擾的影響，較為可靠的額定工作距離約為動作距離的75%。接近開關的主要性能指標（續）（5）重復定位準確度(重復性)：表征多次測量的最大動作距離平均值。其數值的離散性的大小一般為最大動作距離的1%～5%。離散性越小，重復定位準確度越高。（6）動作頻率：每秒連續不斷地進入接近開關的動作距離后又離開的被測物個數或次數稱為動作頻率。若接近開關的動作頻率太低而被測物又運動得太快時，接近開關就來不及響應物體的運動狀態，有可能造成漏檢。電渦流接近開關的工作原理電渦流接近開關由LC高頻振蕩器和放大調理等電路組成，金屬物體在接近辨頭時，表面產生渦流。這個渦流反作用于接近開關，使接近開關振蕩頻率或振蕩幅度發生變化，由內部電路處理后，輸出對應的開關量，由此識別出有無金屬物體接近，進而控制外電路的通或斷。電渦流接近開關所能檢測的物體必須是導電性能良好的金屬物體。調幅式電渦流接近開關原理框圖調幅式檢測電路：以輸出高頻信號的幅度來反映電渦流探頭與被測金屬導體之間的關系。當被測金屬與接近開關探頭的距離小于設定值時，振蕩電路停振。有的位移傳感器同時具備兩種動輸出狀態，可選擇從高電壓向低電壓轉變、和從低電壓向高電壓轉變兩種方式，分別稱為NPN和PNP輸出模式，俗稱為常開輸出或常閉輸出模式。四線制接近開關的接線說明輸出狀態：常開/常閉型接近開關當無檢測物體時，對常開型接近開關而言，由于接近開關內部的輸出晶體管截止，所接的負載不工作（失電）；當檢測到物體時，內部的輸出級NPN晶體管導通，負載得電工作。對常閉型接近開關而言，當未檢測到物體時，輸出級的PNP晶體管與VCC導通狀態，接地的負載得電工作；反之則負載失電。NPN二線，NPN三線，NPN四線，PNP二線，PNP三線，PNP四線，DC二線，AC二線，AC五線（帶繼電器）等幾種。NPN三線制接近開關的接線負載負載藍藍藍藍導通壓降：接近開關在導通狀態時，開關內部的輸出三極管集電極與發射極之間的電壓降。額定工作電流時，導通壓降約為0.3V。0.3V三線制NPN常開型接近開關舉例OUT端與GND端的壓降Uces約為0.3V，流過KA的電流：IKA=(VCC-0.3)/RKA若IKA大于KA的額定吸合電流，則KA能夠可靠吸合。

a）三線制接近開關原理框圖b）NPN、OC門常開輸出電路

c）NPN型接近開關的特性NPN常開型接近開關的施密特特性

當被測物體未靠近接近開關時，UB=0，OC門的基極電流IB=0，OC門截止，OUT端為高阻態（接入負載后為接近電源電壓的高電平）；當被測體逐漸靠近，到達動作距離δmin時，OC門的輸出端對地導通，OUT端對地為低電平（約0.3V）。

當被測物體逐漸遠離接近開關,到達復位距離δmax時,OC門再次截止,KA失電。Δδ為接近開關的動作滯差（也稱為“回差”）。

NPN常開型接近開關的施密特特性舉例當金屬工件從遠處逐漸向接近開關靠近，到達δmin位置（5mm）時，開關動作，輸出低電平。要想讓它翻轉回到高電平，則需要讓工件倒退Δδ的距離，即：大于δmax的位置，7mm。Δδ大大超過抖動造成的倒退量，所以接近開關一旦動作，微小的干擾是無法讓其復位的。

NPN常開型接近開關的施密特特性列表.距離/mm∞6.97.1∞電平狀態高電平高電平低電平低電平低電平高電平高電平PNP常開型接近開關的電路

PNP型接近開關稱為電流流出型開關，當被測物體未靠近接近開關時，PNP晶體管（OC門）截止，OUT端為高阻態（懸空），接了負載后，與地線等電位，負載兩端沒有電壓差；

當被測物體逐漸靠近，到達動作距離δmin時，PNP型晶體管導通，輸出端相當于接到電源Vcc，OUT端對地為高電平(約Vcc-0.3V)。PNP常開型接近開關的接線

PNP型接近開關的負載（KA）接在地線和OUT端之間。當被測體逐漸靠近，到達動作距離δmin時，PNP型晶體管導通，輸出端相當于接到電源Vcc，OUT端對地為高電平(約Vcc-0.3V)，