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电涡流传感器的工作原理及其主要作用

小编-niki 网络 1872 2023-05-06 17:23:02

电涡流传感器是一种非接触式传感器,能够检测和测量金属件表面的微小变化,广泛应用于轨道交通、电力、化工等领域,是通过在线测量牵引电机、汽轮机、水轮机和鼓风机等轴转速来实现系统保护的重要元件,本文会介绍电涡流传感器的工作原理和功能作用

一、电涡流传感器的工作原理

金属导体置于变化的磁场中或在磁场中运动时,金属导体就会产生感应电流,该电流的流线为闭合回线,故称之为“涡流”。理论及实践证明,电涡流的大小与金属导体的电阻率0厚度t、线圈的励磁电流角频率∞以及线圈与金属块之间的距离x等参数有关,若固定某些参数,就能根据电涡流的大小推算出另外某一参数。

电涡流式传感器的最大特点是可以对某些参数进行非接触式测量,灵敏度较高,所以应用极其广泛,电涡流传感器可以分为高频反射式和低频投射式两类,其中高频反射式应用较广,现以它为例说明其原理和特性,低频投射式的原理与之类似。


电涡流传感器的工作原理


当通有一定交变电流的电感线圈L靠近金属导体时,在金属表面将产牛电涡流,而该电涡流将形成一个方向相反的磁场,造成交变磁场能量的损失,并力图改变线圈的电感量的大小。

当被测物体靠近传感器时,损耗的功率增大,回路的Q值就降低,一般在涡流传感器线圈旁边并联…个电容器,构成并联谐振电路,线圈Q值的变化,就意味着谐振同路谐振曲线峰值的下降,同时使曲线变得半坦。

一般高频回路的阻抗Z与被测材料的电导率P磁导率U激磁频率∞以及传感器与被测物体之问的距离x有关,即:Z=F(p,U,∞,X),只要固定其中的三个参量,便可测出阻抗Z与第四个参数之间所呈现的单值关系。

二、电涡流传感器的作用

1、检测金属表面缺陷

电涡流传感器可以检测金属表面的缺陷,例如裂纹、腐蚀、疲劳等,在机械制造中,经常需要检测机械零件表面的缺陷,以确保零件质量和安全性。

传统的检测方法通常需要触及表面或者拆卸零件,很难进行实时监测,而电涡流传感器可以非接触式地检测金属表面的微小变化,能够快速、准确地检测出表面的缺陷。

2、检测金属表面硬度和深度

除了检测缺陷,电涡流传感器还可以检测金属表面的硬度和深度,在机械制造中,金属零部件必须符合特定的硬度和深度要求,以确保其使用的稳定性和可靠性。传统的测量方式需要钻孔或者切割样品,而电涡流传感器可以在不破坏样品的情况下,通过涡流信号的变化来推测表面硬度和深度。

电涡流传感器的作用

3、检测金属表面的变化

除了缺陷、硬度和深度等特征,金属表面的其他变化也可以通过电涡流传感器进行检测,例如,表面粗糙度、形状和平整度等。这些变化可能影响金属部件的性能和使用寿命。通过电涡流传感器,可以实时地检测这些变化,及时采取措施,保证零部件的稳定性和可靠性。

4、检测飞机表面的腐蚀和疲劳损伤

在航空航天行业中,电涡流传感器可以用来检测飞机表面的腐蚀和疲劳损伤,飞机经常处于高海拔和复杂气候条件下飞行,其表面很容易受到腐蚀和疲劳损伤的影响。电涡流传感器可以及时检测表面变化,避免因表面损伤引起的意外事故,保证飞行的安全性。

总体来看,电涡流传感器是一种非接触式传感器,可以快速、准确地检测金属表面的缺陷、硬度深度、形状、平整度等变化,具有广泛的应用前景,在机械制造、航空航天和汽车行业等领域都有着重要的作用。

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