电涡流传感技术的研究与应用文献综述
置器，如图 2-1所示：
当电涡流传感器进行检测时，必须配以被测导体才能进行。实际上传感器探头线圈是通过与被测导体之间的相互作用，从而产生被测信号的部分，它是由多股漆包铜线绕制的一个扁平线圈固定在框架上构成，线圈框架的材料是聚四氟乙烯，其顺耗小，电性能好，热膨胀系数小；延伸电缆是耐高温的射频电缆，其作 用就是连接前段的传感器探头和后端的前置器；前置器是一个能屏蔽外界干扰信号的金属盒子，测量电路完全装在前置器中，并用环氧树脂灌封。前置器的外壳上有三个端子，分别为电源，公共段和输出端，一个接头与电缆相连。另外传感器探头线圈不是裸露在外的，是装在传感器壳体内。它用于固定传感器的头部， 并作为测试时的装夹结构，一般由不锈钢制成。
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2.2电涡流传感器工作原理
当金属导体处于交变磁场中时，导体表面就会产生感应电流，这种电流在导体中是自行闭合的，像水中漩涡那样在导体内旋状，所以称之为电涡流或者涡流。电涡流的产生必然要消耗一部份能量，从而使产生磁场的线圈阻抗发生变化，这一物理现象就称为涡流效应。根据此涡流效应而制成的传感器，我们就称之为电涡流传感器。
电涡流传感器的工作原理，如图 2-2 所示：
根据法拉第电磁感应定律，当传感器探头线圈通以正弦交变电流 i1时，线圈周围空间必然产生正弦交变磁场 H1，它使置
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于此磁场中的被测金属导体表面产生感应电流，即电涡流，如图 2-2 中所示。与此同时，电涡流 i2又产生新的交变磁场H2；H2 与H1方向相反，并力图削弱 H1，从而导致探头线圈的等效电阻相应地发生变化。其变化程度取决于被测金属导体的电阻率ρ ，磁导率μ ，线圈与金属导体的距离 x，以及线圈激励电流的频率 ? 等参数。如果只改变上述参数中的一个，而其余参数保持不变，则阻抗 Z 就成为这个变化参数的单值函数，从而确定该参数的大小。
3.电涡流式传感器的种类： 3.1高频反射式电涡流式传感器：
这种传感器结构很简单，主要元件是一个固定于传感器端部的线圈。当被测导体与线圈之间的间隙发生变化时，就引起线圈电感、阻抗和品质因数变化，从而能在接到线圈上的测量电路内得到正比于间隙变化的电流或电压变化。为改善性能可在线圈内加入磁芯。
3.2低频透射式电涡流式传感器：
它由分别位于被测金属板材两面的发射线圈和接收线圈组成，适于测量金属板材的厚度。发射线圈L1接到振荡器上后所产生的磁力
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线穿过金属板M,于是在接收线圈L2两端产生感应电压u2。由于金属板内产生电涡流使到达L2的磁力线减小。金属板的厚度δ越大，透射的磁力线越少,因而u2也就越小。u2与δ之间呈指数变化关系：u2∝e-δ/h，式中h为磁力线的贯穿深度。贯穿深度取决于激励频率，为使贯穿深度大于板材厚度，要将频率选得低些。频率低还可改善线性度。激励频率一般选在500赫左右。
3.3螺管型：
这种传感器由螺管和插入螺管的短路套筒组成，套筒与被测物体相连。套筒沿轴向移动时，电涡流效应引起螺管阻抗变化。这种传感器有较好的线性度，但是灵敏度较低，具有与螺管型电感式传感器（见电感式传感器）相似的特性，但没有铁损。
3.4变面积型：
这种传感器由绕在扁矩形框架上的线圈构成，它利用被测导体和传感器线圈之间相对覆盖面积的变化所引起的电涡流效应强弱的变化来测量位移。为补偿间隙变化引起的误差常使用两个串接的线圈，置于被测物体的两边。它的线性测量范围比变间隙型的大，而且线性度较高。
3.5变间隙型：
这种传感器结构很简单，主要元件是一个固定于传感器端部
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的线圈。当被测导体与线圈之间的间隙发生变化时，就引起线圈电感、阻抗和品质因数变化，从而能在接到线圈上的测量电路内得到正比于间隙变化的电流或电压变化。为改善性能可在线圈内加入磁芯。
4.电涡流式传感器的应用： 4.1测位移
电涡流传感器的主要用途之一就是测位移，原理图如 2-6 所示。在这方面，除可直接测量金属零件的动态位移、汽轮机主轴的轴向窜动等位移量外，它还可测量如金属材料的热膨胀系数、钢水液位、纱线张力、流体压力、加速度等可变换成位移量的参量。
4.2测转速
在测量转速方面，只要在旋转体上加工或加装一个有凹缺口的圆盘状或齿轮状的金属体，并配以电涡流传感器，就能准确地测出转速。原理图如 2-7 所示。其计算公式如下:
N?f?60 n其中 N 为转速；
n 为圆盘状或齿轮状金属体上的槽数； ? 为频率值，该值通过频率计获得。
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