項目三金屬材料的檢測與控制能檢測出金屬材料的傳感器有多種，其中比較重要的是電渦流傳感器、超聲波測距傳感器和磁電式傳感器。非接觸式電渦流傳感器超聲波傳感器磁電式傳感器任務一電渦流傳感器高頻（數MHz以上）激勵電流i施加于鄰近金屬板一側的線圈由線圈產生的高頻電磁場作用于金屬板的表面在金屬板表面薄層內產生渦流渦流又產生反向的磁場，反作用于線圈上，由此引起線圈自感L或線圈阻抗的變化。(1)電渦流原理這是一種建立在渦流效應原理上的傳感器。

它能實現非接觸測量，如位移、振動、厚度、轉速、應力、硬度等參數。這種傳感器還可用于無損探傷。原理如下圖示。

(1)類型高頻反射式電渦流傳傳感器

a、結構：由一個固定在框架上的扁平線圈組成。

為了充分有效地利用電渦流效應，對于平板型的被測體則要求被測體的半徑應大于線圈半徑的1.8倍，否則靈敏度要降低。當被測物體是圓柱體時，被測導體直徑必須為線圈直徑的3.5倍以上，靈敏度才不受影響。原理

電渦流傳感器的線圈與被測金屬導體間是磁性耦合，電渦流傳感器是利用這種耦合程度的變化來進行測量的。因此，被測物體的物理性質，以及它的尺寸和開關都與總的測量裝置特性有關。一般來說，被測物的電導率越高，傳感器的靈敏度也越高。

一般地，測薄金屬板時，頻率應略高些，測厚金屬板時，頻率應低些。如下圖在測量ρ較小的材料時，應選較低的頻率（如500Hz），測量ρ較大的材料，則應選用較高的頻率（如2kHz），從而保證在測量不同材料時能得到較好的線性和靈敏度。案例：連續油管的橢圓度測量CoiledTubeEddySensor

ReferenceCircle案例：無損探傷原理裂紋檢測，缺陷造成渦流變化。任務二超聲波傳感器超聲波及其物理性質振動在彈性介質內的傳播稱為波動,簡稱波。頻率在16~2×104Hz之間,能為人耳所聞的機械波,稱為聲波;低于16Hz的機械波,稱為次聲波;高于2×104Hz的機械波,稱為超聲波。如圖10-1。當超聲波由一種介質入射到另一種介質時,由于在兩種介質中傳播速度不同,在介質面上會產生反射、折射和波形轉換等現象。一、超聲波的波形及其轉換由于聲源在介質中施力方向與波在介質中傳播方向的不同,聲波的波型也不同。通常有:①縱波——質點振動方向與波的傳播方向一致的波;②橫波——質點振動方向垂直于傳播方向的波;③表面波——質點的振動介于橫波與縱波之間，沿著表面傳播的波。橫波只能在固體中傳播，縱波能在固體、液體和氣體中傳播,表面波隨深度增加衰減很快。為了測量各種狀態下的物理量,應多采用縱波。縱波、橫波及其表面波的傳播速度取決于介質的彈性常數及介質密度,氣體中聲速為344m/s,液體中聲速在900~1900m/s。由物理學知,當波在界面上產生反射時,入射角α的正弦與反射角α′的正弦之比等于波速之比。當波在界面處產生折射時,入射角α的正弦與折射角的正弦之比,等于入射波在第一介質中的波速C1與折射波在第二介質中的波速C2之比,即

三、超聲波的衰減聲波在介質中傳播時,隨著傳播距離的增加,能量逐漸衰減,其衰減的程度與聲波的擴散、散射及吸收等因素有關。其聲壓和聲強的衰減規律為

Px=P0e-αxIx=I0e-2αx超聲波傳感器利用超聲波在超聲場中的物理特性和各種效應而研制的裝置可稱為超聲波換能器、探測器或傳感器。超聲波探頭按其工作原理可分為壓電式、磁致伸縮式、電磁式等,而以壓電式最為常用。壓電式超聲波探頭常用的材料是壓電晶體和壓電陶瓷,這種傳感器統稱為壓電式超聲波探頭。它是利用壓電材料的壓電效應來工作的:逆壓電效應將高頻電振動轉換成高頻機械振動,從而產生超聲波,可作為發射探頭;而利用正壓電效應,將超聲振動波轉換成電信號,可用為接收探頭。圖給出了幾種超聲物位傳感器的結構示意圖。超聲波發射和接收換能器可設置水中,讓超聲波在液體中傳播。由于超聲波在液體中衰減比較小,所以即使發生的超聲脈沖幅度較小也可以傳播。超聲波發射和接收換能器也可以安裝在液面的上方,讓超聲波在空氣中傳播,這種方式便于安裝和維修,但超聲波在空氣中的衰減比較厲害。對于單換能器來說,超聲波從發射到液面,又從液面反射到換能器的時間為超聲波發射接收示意圖式中:h——換能器距液面的距離;v——超聲波在介質中傳播的速度。對于雙換能器來說,超聲波從發射到被接收經過的路程為2s,而因此液位高度為

h=（s2-a2）1/2式中:s——超聲波反射點到換能器的距離;a——兩換能器間距之半。式中:h——換能器距液面的距離;v——超聲波在介質中傳播的速度。對于雙換能器來說,超聲波從發射到被接收經過的路程為2s,而

s=（10-6）因此液位高度為

h=（s2-a2）1/2（10-7）式中:s——超聲波反射點到換能器的距離;a——兩換能器間距之半。任務三磁電式傳感器磁電感應式傳感器又稱磁電式傳感器，是利用電磁感應原理將被測量（如振動、