电涡流式传感器的应用优化

电涡流式传感器主体是励磁线圈，灵敏度高、线性范围小，测量位移范围在0～5mm，分辨力达测量范围的0.1%。其内部结构如图3-37所示。

1.低频透射式涡流厚度传感器

图3-38所示为透射式涡流厚度传感器的结构原理图。在被测金属板的上方设有发射传感器线圈L₁，在被测金属板下方设有接收传感器线圈L₂。当在L₁上加低频电压U₁时，L₁上产生交变磁通Φ₁，若两线圈间无金属板，则交变磁通直接耦合至L₂中，L₂产生感应电压U₂。如果将被测金属板放入两线圈之间，则线圈L₁产生的磁场将导致在金属板中产生电涡流，并将贯穿金属板，此时磁场能量受到损耗，使到达L₂的磁通将减弱为Φ₁′，从而使L₂产生的感应电压U₂下降。金属板越厚，涡流损失就越大，电压U₂就越小。因此，可根据电压U₂的大小得知被测金属板的厚度。透射式涡流厚度传感器的检测范围可达1～100mm，分辨率为0.1μm，线性度为1%。

图3-36 差动变压器式加速度传感器的原理结构示意图

a）原理框图 b）加速度传感器结构

图3-37 电涡流式传感器内部结构

图3-38 透射式涡流厚度传感器结构原理图

2.高频反射式涡流厚度传感器(www.xing528.com)

为了克服带材不够平整或运行过程中上下波动的影响，在带材的上、下两侧对称地设置了两个特性完全相同的涡流传感器S₁和S₂，如图3-39所示。S₁和S₂与被测带材表面之间的距离分别为x₁和x₂。若带材厚度不变，则被测带材上、下表面之间的距离总有x₁+x₂=常数的关系存在。两传感器的输出电压之和为2U_o，数值不变。如果被测带材厚度改变量为Δδ，则两传感器与带材之间的距离也改变一个Δδ，两传感器输出电压此时为2U_o±ΔU。ΔU经放大器放大后，通过指示仪表即可指示出带材的厚度变化值。带材厚度给定值与偏差指示值的代数和就是被测带材的厚度。

图3-39 高频反射式涡流测厚仪测试系统图

3.电涡流式转速传感器

图3-40所示为电涡流式转速传感器工作原理图。在软磁材料制成的输入轴上加工一键槽，在距输入表面d₀处设置电涡流传感器，输入轴与被测旋转轴相连。

图3-40 电涡流式转速传感器工作原理图

当被测旋转轴转动时，电涡流传感器与输出轴的距离变为d₀+Δd。由于电涡流效应，使传感器线圈阻抗随Δd的变化而变化，这种变化将导致振荡谐振回路的品质因数发生变化，它们将直接影响振荡器的电压幅值和振荡频率。因此，随着输入轴的旋转，从振荡器输出的信号中包含有与转速成正比的脉冲频率信号。该信号由检波器检出电压幅值的变化量，然后经整形电路输出频率为f_n的脉冲信号。该信号经电路处理便可得到被测转速。

这种转速传感器可实现非接触式测量，抗污染能力很强，可安装在旋转轴近旁长期对被测转速进行监视。最高测量转速可达600000r/min。