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電渦流式傳感器原理
電渦流式傳感器，將位移、厚度、材料損傷等非電量轉(zhuǎn)換為電阻抗的變化（或電感、Q值的變化），從而進(jìn)行非電量的測(cè)量。
一、工作原理
電渦流式傳感器由傳感器激勵(lì)線(xiàn)圈和被測(cè)金屬體組成。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，當(dāng)傳感器激勵(lì)線(xiàn)圈中通過(guò)以正弦交變電流時(shí)，線(xiàn)圈周?chē)鷮a(chǎn)生正選交變磁場(chǎng)，是位于蓋磁場(chǎng)中的金屬導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電流，該感應(yīng)電流又產(chǎn)生新的交變磁場(chǎng)。新的交變磁場(chǎng)阻礙原磁場(chǎng)的變化，使得傳感器線(xiàn)圈的等效阻抗發(fā)生變化。傳感器線(xiàn)圈受電渦流影響時(shí)的等效阻抗Z為
式中，ρ為被測(cè)體的電阻率；μ為被測(cè)體的磁導(dǎo)率；r為線(xiàn)圈與被測(cè)體的尺寸因子；f為線(xiàn)圈中激磁電流的頻率；x為線(xiàn)圈與導(dǎo)體間的距離。
由此可見(jiàn)，線(xiàn)圈阻抗的變化*取決于被測(cè)金屬的電渦流效應(yīng)，分別與以上因素有關(guān)。如果只改變式中的一個(gè)參數(shù)，保持其他參數(shù)不變，傳感器線(xiàn)圈的阻抗Z就只與該參數(shù)有關(guān)，如果測(cè)出傳感器線(xiàn)圈阻抗的變化，就可以確定該參數(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中，通常是改變線(xiàn)圈與導(dǎo)體間的距離x，而保持其他參數(shù)不變，來(lái)實(shí)現(xiàn)位移和距離測(cè)量。
二、等效電路
討論電渦流式傳感器時(shí)，可以把產(chǎn)生電渦流的金屬導(dǎo)體等效成一個(gè)短路環(huán)，即假設(shè)電渦流只分布在環(huán)體內(nèi)。因此，電渦流式傳感器的等效電路計(jì)算方法為：
由于電渦流的影響，線(xiàn)圈復(fù)阻抗的實(shí)部（等效電阻）增大、虛部（等效電感）減小。因此，線(xiàn)圈的等效品質(zhì)因數(shù)下降。
電渦流式傳感器的等效電氣參數(shù)都是互感系數(shù)M2的函數(shù)。通?？偸抢闷涞刃щ姼械淖兓M成測(cè)量電路，因此，電渦流式傳感器屬于電感式（互感式）傳感器。
三、測(cè)量電路
用于電渦流傳感器的測(cè)量電路主要有調(diào)頻式，調(diào)幅式測(cè)量電路兩種。
1、調(diào)頻式測(cè)量電路
調(diào)頻式測(cè)量電路，傳感器線(xiàn)圈作為組成LC振蕩器的電感元件，當(dāng)傳感器等效電感在渦流影響下因被測(cè)量變化而變化時(shí)，將導(dǎo)致振蕩器的振蕩頻率發(fā)生變化，該頻率可直接由數(shù)字頻率計(jì)測(cè)得，或通過(guò)頻率-電壓變換后用數(shù)字電壓表測(cè)量出對(duì)應(yīng)的電壓。
2、調(diào)幅式測(cè)量電路
調(diào)幅式測(cè)量電路，由傳感器線(xiàn)圈、電容和石英晶體組成的石英晶體振蕩電路。石英晶體振蕩器相當(dāng)于一個(gè)恒流源，給諧振回路提供一個(gè)頻率穩(wěn)定的激勵(lì)電流。
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