情境二设计轴承滚柱直径分选装置.pptx

2024/8/8 周四1在在这这一一章章里里，给给大大家家介介绍绍电电感感传传感感器器的的类类型型、基本原理、特性和应用。基本原理、特性和应用。电电感感传传感感器器可可以以用用于于测测量量微微小小的的位位移移以以及及与与位位移有关的工件尺寸、压力等参数。移有关的工件尺寸、压力等参数。电电感感传传感感器器种种类类很很多多，人人们们习习惯惯上上讲讲的的电电感感传传感感器器通通常常是是指指自自感感传传感感器器。而而互互感感量量传传感感器器是是利利用用了了变变压压器器原原理理，又又往往往往做做成成差差动动式式，故故常常称称为为差差动动变压器。变压器。电感传感器属于接触式测量，需要电感传感器属于接触式测量，需要较大的驱动力。它的最大特点是较大的驱动力。它的最大特点是分辨力高，可达分辨力高，可达0.1m。任务一任务一 自感传感器自感传感器电感传感器种类很多，可分为自感式和互感电感传感器种类很多，可分为自感式和互感量式两大类。人们习惯上讲量式两大类。人们习惯上讲电感传感器电感传感器通常通常是是指自感传感器指自感传感器。2024/8/8 周四3为为了了观观察察铁铁心心气气隙隙与与电电感感的的关关系系，我我们们先先来来做做一一个个实实验验。将将一一只只380V交交流流接接触触器器线线圈圈与与交交流流毫毫安安表表串串联联后后，接接到到机机床床用用控控制制变变压压器器的的36V交交流流电电压压源源上上，如如图图3-1所所示示。这这时时毫毫安安表表的的示示值值约约为为几几十十毫毫安安。用用手手慢慢慢慢将将接接触触器器的的活活动动铁铁心心（称称为为衔衔铁铁）往往下下按按，将将会会发发现现毫毫安安表表的的读读数数逐逐渐渐减减小小。当当衔衔铁铁与与固固定定铁铁心心之之间间的的气气隙隙等等于于零零时时，毫毫安安表表的读数只剩下十几毫安。的读数只剩下十几毫安。小小 实实 验验电感传感器的基本工作电感传感器的基本工作原理演示原理演示F F220V准备工作准备工作电感传感器的基本工作电感传感器的基本工作原理演示原理演示气隙变小，电感变大，电流变小气隙变小，电感变大，电流变小F F2024/8/8 周四6 由电工知识可知，当铁心的气隙较大时，由电工知识可知，当铁心的气隙较大时，磁路的磁阻磁路的磁阻R Rm m较大，线圈的电感量较大，线圈的电感量L L和感抗和感抗X XL L就较小，所以电流就较小，所以电流I I较大。较大。当铁心闭合时，磁阻变小、电感变大，当铁心闭合时，磁阻变小、电感变大，电流减小。我们可以利用上述实验中自感量电流减小。我们可以利用上述实验中自感量随气隙而改变的原理来制作测量位移的自感随气隙而改变的原理来制作测量位移的自感传感器传感器。回顾与总结回顾与总结一、自感式电感传感器常见的形式一、自感式电感传感器常见的形式 变隙式变隙式变截面式变截面式螺线管式螺线管式 1线圈 2铁心 3衔铁 4测杆 5导轨 6工件 7转转轴电电感感传传感感器器的的衔衔铁铁较较重重，响响应应较较慢慢，不不宜宜用用于于快快速速动动态态测量测量。小小 贴贴 士士单线圈螺线管式电感传感器的结构如图单线圈螺线管式电感传感器的结构如图3-2c所示。所示。主要元件是主要元件是一只螺线管一只螺线管和和一根柱形衔铁一根柱形衔铁。传感器工。传感器工作时，作时，衔铁在线圈中伸入长度的变化将引起螺线管衔铁在线圈中伸入长度的变化将引起螺线管电感量的变化电感量的变化。电感量。电感量L在几毫米的范围内与衔铁在几毫米的范围内与衔铁插入深度插入深度l1大致成正比。测量范围越大，分辨力越大致成正比。测量范围越大，分辨力越低。低。最常用的电感传感器最常用的电感传感器螺线管式电感传感器螺线管式电感传感器2024/8/8 周四9在在模模拟拟电电子子学学中中，采采用用两两个个参参数数完完全全相相同同的的三三极极管管组组成成差差动动放放大大电电路路，可可以以克克服服温温漂漂以以及及电电源源不不稳稳定等外界因数引起的输出电压漂移。定等外界因数引起的输出电压漂移。回顾一下回顾一下上述上述3 3种电感传感器使用时，由于线圈中通有交种电感传感器使用时，由于线圈中通有交流励磁电流，因而衔铁始终承受电磁吸力，会引起流励磁电流，因而衔铁始终承受电磁吸力，会引起振动。温度升高时，线圈的尺寸增大，电感量随之振动。温度升高时，线圈的尺寸增大，电感量随之增大，将引起测量误差。增大，将引起测量误差。在实际使用中常采用在实际使用中常采用差动形式差动形式，两个完全相同的，两个完全相同的线圈共用一根活动衔铁，构成差动式电感传感器，线圈共用一根活动衔铁，构成差动式电感传感器，既可以提高传感器的既可以提高传感器的灵敏度灵敏度，又可以，又可以减小测量误差减小测量误差。差动式电感传感器的结构如图差动式电感传感器的结构如图3-33-3所示。所示。当衔铁偏离中间位当衔铁偏离中间位置时，两个线圈的电感置时，两个线圈的电感量一个量一个增加增加，一个减小一个减小，形成形成差动形式差动形式。差动电感传感器的特点差动电感传感器的特点 1-1-差动线圈差动线圈 2-2-铁心铁心 3-3-衔铁衔铁 4-4-测杆测杆 5-5-工件工件差动式电感传感器差动式电感传感器对外界影响，如对外界影响，如温度的温度的变化、电源频率的变化变化、电源频率的变化等基本上可以互相抵消，等基本上可以互相抵消，衔铁承受的衔铁承受的电磁吸力也电磁吸力也较小较小，从而减小了测量，从而减小了测量误差。误差。差动电感传感器的特性差动电感传感器的特性 曲线曲线1、2为为L1、L2的特性，的特性，3为差动特性为差动特性请分析：请分析：从曲线图可以看出，从曲线图可以看出，与与非差动非差动电感传感器相电感传感器相比较，差动式电感传感比较，差动式电感传感器的器的灵敏度灵敏度、线性度线性度有有何变化？何变化？2024/8/8 周四12二、测量转换电路二、测量转换电路 测量转换电路的作用是将测量转换电路的作用是将电感量的变化电感量的变化转换成电压或电流的变化转换成电压或电流的变化，以便用仪表指示，以便用仪表指示出来。出来。但若仅但若仅采用电桥电路和普通的检波电采用电桥电路和普通的检波电路，则路，则只能判别位移的大小只能判别位移的大小，却无法判别输，却无法判别输出的出的相位和位移的方向相位和位移的方向。如如果果在在输输出出电电压压送送到到指指示示仪仪前前，经经过过一一个个能能判判别别相相位位的的检检波波电电路路，则则不不但但可可以以反反映映幅幅值值（位位移移的的大大小小），还还可可以以反反映映输输出出电电压压的的相相位位（位位移移的的方方向向）。这这种种检检波波电电路路称称为为相相敏敏检检波波电路电路。普通的全波整流电路及波形电路普通的全波整流电路及波形电路只能得到单一方向的直流电，不能反映输只能得到单一方向的直流电，不能反映输入信号的相位。入信号的相位。相敏检波相敏检波输出特性曲线输出特性曲线a）非相敏检波）非相敏检波b）相敏检波）相敏检波1理想特性曲线理想特性曲线2实际特性曲线实际特性曲线实测得到的实测得到的相敏检波电路相敏检波电路的特性曲线的特性曲线 通过调零通过调零电路，可使输电路，可使输出曲线平移到出曲线平移到原点。原点。标定位移时的实验数据及曲线标定位移时的实验数据及曲线第二节第二节 差动变压器传感器差动变压器传感器 复习电工知识：复习电工知识：全波全波整流电路整流电路中用到的中用到的“单相变压器单相变压器”有有一个一次线圈一个一次线圈，有，有两个二次线圈两个二次线圈。当一次线圈加上交流激磁电压当一次线圈加上交流激磁电压U Ui i后，后，将在二次线圈中产生感应电压将在二次线圈中产生感应电压U UO O。在全波整流。在全波整流电路中，电路中，两个二次线圈串联两个二次线圈串联，总电压等于，总电压等于两个两个二次线圈的电压之和二次线圈的电压之和。普通的全波整流电路及波形电路普通的全波整流电路及波形电路只能得到单一方向的直流电，不能反映输只能得到单一方向的直流电，不能反映输入信号的相位。入信号的相位。请将请将单相变压器的单相变压器的二次线圈二次线圈N21、N22的有关端点按的有关端点按全波整流电路全波整流电路的要求的要求正确地正确地连接起来。连接起来。请将请将单相变压器的单相变压器的二次线圈二次线圈N21、N22的有关端点按的有关端点按全波整流电路全波整流电路的要求的要求正确地正确地连接起来。连接起来。Uo10V10V=20V差动变压器的工作原理差动变压器的工作原理 差动变压器是把差动变压器是把被测位移量被测位移量转换为一次线转换为一次线圈与二次线圈间的圈与二次线圈间的互感量互感量M的变化的变化的装置。由的装置。由于两个二次线圈采用于两个二次线圈采用差动接法差动接法，故称为差动变，故称为差动变压器。目前应用最广泛的结构型式是螺线管式压器。目前应用最广泛的结构型式是螺线管式差动变压器。差动变压器。在在差差动动变变压压器器的的线线框框上上绕绕有有一一组组输输入入线线圈圈（称称一一次次线线圈圈）；在在同同一一线线框框的的上上端端和和下下端端再再绕绕制制两两组组完完全全对对称称的的线线圈圈（称称二二次次线线圈圈），它它们们反反向向串串联联，组组成成差差动动输输出出形形式式。图图中中标标有有黑黑点点的的一一端端称称为为同同名名端端，通通俗俗的的说说法法是是指指线线圈圈的的“头头”。差动变压器式传感器的等效电路及接线差动变压器式传感器的等效电路及接线 结构特点：结构特点：两个二次线圈两个二次线圈反向串联，组成反向串联，组成差动输出形式。差动输出形式。请将二次请将二次线圈线圈N21、N22的的有关端点正确地有关端点正确地连接起来，并指连接起来，并指出哪两个为输出出哪两个为输出端点。端点。uo=u21-u22灵敏度与线性度灵敏度与线性度差动变压器的灵敏度一般可达差动变压器的灵敏度一般可达0.55V/mm，行程越小，灵敏度越高。，行程越小，灵敏度越高。为了提高灵敏度，励磁电压在为了提高灵敏度，励磁电压在10V左右左右为宜。为宜。电源频率以电源频率以110kHz为好。为好。差动变压器线性范围约为线圈骨架长度的差动变压器线性范围约为线圈骨架长度的1/10左右左右。例：欲测量例：欲测量120mm 2mm轴的直径误差，应选择轴的直径误差，应选择线圈骨架长度为多少的差动变压器（或电感传感线圈骨架长度为多少的差动变压器（或电感传感器）为宜器）为宜？答：线圈骨架长度约为被测变化量的答：线圈骨架长度约为被测变化量的1010倍左右，选倍左右，选2mm2=40mm2mm2=40mm。测量电路测量电路（以（以差动整差动整流流为例）为例）1、2虚焊，虚焊，Uao、Ubo将变成什么波形？将变成什么波形？图中的图中的R P起什起什么作用？么作用？测量电路测量电路（以（以差动整差动整流流为例）为例）1、2虚焊，虚焊，Uao、Ubo将变成什么波形？将变成什么波形？图中的图中的R P起什起什么作用？么作用？休休 息息 一一 下下任务二任务二 电感式传感器的应用电感式传感器的应用 一、位移测量位移测量 轴向式轴向式电感测微电感测微器的外形器的外形 航空插头航空插头红宝石测头红宝石测头其他电感测微头其他电感测微头模拟式及数字模拟式及数字式电感测微仪式电感测微仪轴向式电感测微器的内部结构轴向式电感测微器的内部结构 1 1引线电缆引线电缆 2 2固定磁筒固定磁筒 3 3衔铁衔铁 4 4线圈线圈 5 5测力弹簧测力弹簧 6 6防转销防转销 7 7钢球导轨（直线轴承）钢球导轨（直线轴承）8 8测杆测杆 9 9密封套密封套 1010测端测端 1111被测工件被测工件 1212基准面基准面 电感式滚柱直径分选装置电感式滚柱直径分选装置滚柱直径分选装置图滚柱直径分选装置图 1 1气缸气缸 2 2活塞活塞 3 3推杆推杆 4 4被测滚柱被测滚柱 5 5落料管落料管 6 6电感测微器电感测微器 7 7钨钢测头钨钢测头 8 8限位挡板限位挡板 9 9电磁翻板电磁翻板 1010容器（料斗）容器（料斗）电感式滚柱直径分选装置电感式滚柱直径分选装置测微仪测微仪圆柱滚子圆柱滚子电感式滚柱直径分选装置电感式滚柱直径分选装置（外形）（外形）滑道滑道分选分选仓位仓位轴承滚子外形轴承滚子外形（参考中原量仪股份有限公司资料）（参考中原量仪股份有限公司资料）电感式滚柱直径电感式滚柱直径分选装置分选装置外形外形落料振动台落料振动台滑道滑道11个分选仓位个分选仓位（参考无锡市通达滚（参考无锡市通达滚子有限公司资料）子有限公司资料）废料仓废料仓电感式滚柱直径分选装置（电感式滚柱直径分选装置（机械结构放大）机械结构放大）汽缸汽缸控制键盘控制键盘直径测微装置直径测微装置长度测微装置长度测微装置滑道滑道机械及气动元件机械及气动元件电感测微器电感测微器汽缸汽缸 气水分离器气水分离器（供气三联件）（供气三联件）储气罐储气罐导气管导气管 气压表气压表（0.4MPa左右）左右）电感式滚柱直径分选界面电感式滚柱直径分选界面分选分选结果基本结果基本符合符合正态分布正态分布二、差动变压器式厚度测量原理二、差动变压器式厚度测量原理电感式不圆度计原理电感式不圆度计原理该圆度计采用该圆度计采用旁向式电感测微头旁向式电感测微头电感式不圆度测试系统电感式不圆度测试系统旁向式电感测微头旁向式电感测微头电感式不圆度测量系统外形电感式不圆度测量系统外形（参考（参考洛阳汇智测控技术有限公司资料）洛阳汇智测控技术有限公司资料）旋转盘旋转盘测量头测量头不圆度测量打印不圆度测量打印电感式轮廓仪电感式轮廓仪 旁向式旁向式电感电感 测微头测微头三、压力测量三、压力测量1压力输入接头压力输入接头2波纹膜盒波纹膜盒3电缆电缆4印制线路板印制线路板5差动线圈差动线圈6衔铁衔铁7电源变压器电源变压器8罩壳罩壳9指示灯指示灯10密封隔板密封隔板11安装底座安装底座压力测量压力测量1压力输入接头压力输入接头2波纹膜盒波纹膜盒3电缆电缆4印制线路板印制线路板5差动线圈差动线圈6衔铁衔铁7电源变压器电源变压器8罩壳罩壳9指示灯指示灯10密封隔板密封隔板11安装底座安装底座一次仪表与一次仪表与420mA二线制输出方式二线制输出方式压压力力变变送送器器已已经经将将传传感感器器与与信信号号处处理理电电路路组组合合在在一一个个壳壳体体中中，这这在在工工业业中中被被称称为为一一次仪表次仪表。一一次次仪仪表表的的输输出出信信号号可可以以是是电电压压，也也可可以以是是电电流流。由由于于电电流流信信号号不不易易受受干干扰扰，且且便便于于远远距距离离传传输输（可可以以不不考考虑虑线线路路压压降降），所所以在一次仪表中多采用以在一次仪表中多采用电流输出型电流输出型。420mA二线制输出方式二线制输出方式 新新的的国国家家标标准准规规定定电电流流输输出出为为4 420mA20mA；电电压压输输出出为为1 15V5V(旧旧国国标标为为0 010mA10mA或或02V)02V)。4mA4mA对对应应于于零零输入，输入，20mA20mA对应于满度输入。对应于满度输入。不不让让信信号号占占有有0 04mA4mA这这一一范范围围的的原原因因，一一方方面面是是有有利利于于判判断断线线路路故故障障（开开路路）或或仪仪表表故故障障；另另一一方方面面，这这类类一一次次仪仪表表内内部部均均采采用用微微电电流流集集成成电电路路，总总的的耗耗电电还还不不到到4mA4mA，因因此此还还能能利利用用0 04mA4mA这这一一部部分分“本本底底”电电流流”为为一一次次仪仪表表的的内内部部电电路路提提供供工工作作电电流流，使使一一次次仪表成为两线制仪表。仪表成为两线制仪表。420mA二线制输出方式二线制输出方式所谓二线制仪表是指仪表与外界的联系所谓二线制仪表是指仪表与外界的联系只需只需两根导线两根导线。多数情况下，多数情况下，其中一根其中一根（红（红色）为色）为+24V+24V电源线电源线，另一根，另一根（黑色）既作为（黑色）既作为电源负极引线，又作为信号传输线电源负极引线，又作为信号传输线。在信号。在信号传输线的末端通过一只传输线的末端通过一只标准负载电阻（也称标准负载电阻（也称取样电阻）接地取样电阻）接地（也就是电源负极），将（也就是电源负极），将电电流信号转变成电压信号流信号转变成电压信号。420mA二线制仪表接线方法二线制仪表接线方法（420mA）如何将电流信号转变成电压信号如何将电流信号转变成电压信号在信号传输线的末端通过一只标准负载电阻（也称在信号传输线的末端通过一只标准负载电阻（也称取样电阻）接地（也就是电源负极），将电流信号取样电阻）接地（也就是电源负极），将电流信号转变成电压信号。转变成电压信号。取样电阻的计算取样电阻的计算：在在下下图图中中，若若取取样样电电阻阻RL=250.0，则则对对应应于于420mA的输出电压的输出电压Uo为为15V。（420mA）420mA二线制数显表外形及计算二线制数显表外形及计算 在上一张图中，若取样电阻在上一张图中，若取样电阻RL=500.0，则对应于则对应于420mA的输出电流，输出电压的输出电流，输出电压Uo为为多少？多少？休休 息息 一一 下下2024/8/8 周四52在在这这一一章章里里，要要给给大大家家介介绍绍电电涡涡流流传传感感器器的的基基本本原理、特性和应用。原理、特性和应用。电电涡涡流流传传感感器器主主要要用用于于金金属属探探测测（安安全全检检测测等等）、微微小小位位移移和和振振动动测测量量，以以及及转转速速、表表面面状状态态等等诸诸多多与与电电涡涡流流有有关关的的参参数数，还还可可以以用用于于无无损损探探伤伤及及接接近近开关开关。电涡流传感器的最大特点电涡流传感器的最大特点是非接触测量是非接触测量。任务三任务三 电涡流传感器电涡流传感器2024/8/8 周四53我们先来看一个实验。取一只直径为我们先来看一个实验。取一只直径为300mm左右左右的空心线圈，接到金属探测器的高频激励电流输出的空心线圈，接到金属探测器的高频激励电流输出端。当线圈接近一块金属，这时我们会发现与检测端。当线圈接近一块金属，这时我们会发现与检测电路相连的耳机里的声音音调变尖电路相连的耳机里的声音音调变尖。小实验小实验第一节第一节 电涡流传感器工作原理电涡流传感器工作原理 2024/8/8 周四54第一节第一节 电涡流传感器工作原理电涡流传感器工作原理 电涡流效应演示电涡流效应演示 当电涡流当电涡流线圈与金属板线圈与金属板的的距离距离x 减小减小时，电涡流线时，电涡流线圈的圈的等效电感等效电感L 减小减小，等效电等效电阻阻R 增大增大，流，流过电涡流线圈过电涡流线圈的的电流电流i1增大增大。电涡流的应用电涡流的应用 在我们日常生活中经常可以遇到在我们日常生活中经常可以遇到 干净、干净、高效的高效的 电磁炉电磁炉电磁炉内部的励磁线圈电磁炉内部的励磁线圈2024/8/8 周四57第二节第二节 电涡流传感器结构及特性电涡流传感器结构及特性电涡流探头电涡流探头外形外形交变磁场交变磁场电涡流探头电涡流探头内部结构内部结构1电涡流线圈电涡流线圈2探头壳体探头壳体3壳体上的位置调节螺纹壳体上的位置调节螺纹4印制线路板印制线路板5夹持螺母夹持螺母6电源指示灯电源指示灯7阈值指示灯阈值指示灯8输出屏蔽电缆线输出屏蔽电缆线9电缆插头电缆插头CZF-1系列传感器的性能系列传感器的性能 分析上表请得出结论：分析上表请得出结论：探头的直径与测量范围及分辨力之间有何关探头的直径与测量范围及分辨力之间有何关系？系？2024/8/8 周四61大直径电涡流探雷器大直径电涡流探雷器 第三节第三节 测量转换电路测量转换电路 一、调幅式（一、调幅式（AM）电路）电路石英振荡器产生石英振荡器产生稳频、稳幅稳频、稳幅高频振荡电压高频振荡电压(100kHz2MHz）用于激励电涡流线圈。金属）用于激励电涡流线圈。金属材料在高频磁场中产生电涡流，引起电涡流线材料在高频磁场中产生电涡流，引起电涡流线圈两端电压的衰减，输出电压圈两端电压的衰减，输出电压Uo反映了金属体反映了金属体对电涡流线圈的距离。对电涡流线圈的距离。部分常用材料对振荡器振幅的衰减系数部分常用材料对振荡器振幅的衰减系数二、调频（二、调频（FM）式电路）式电路(100kHz1MHz）当电涡流线圈与被测体的距离当电涡流线圈与被测体的距离x 改变时，改变时，电涡流线圈的电感量电涡流线圈的电感量L 也随之改变，引起也随之改变，引起LC振荡器的输出频率变化。如果要用模拟仪表进振荡器的输出频率变化。如果要用模拟仪表进行显示或记录时，必须使用行显示或记录时，必须使用鉴频器鉴频器，将，将 f转换转换为电压为电压 Uo。并联谐振回路的谐振频率并联谐振回路的谐振频率第四节第四节 电涡流传感器的应用电涡流传感器的应用 一、位移测量一、位移测量 电涡流位移传感器是一种输出为电涡流位移传感器是一种输出为模拟量模拟量的的电子器件。当金属物体接近此感应面时，金属电子器件。当金属物体接近此感应面时，金属表面将吸取电涡流探头中的高频振荡能量，使表面将吸取电涡流探头中的高频振荡能量，使振荡器的输出幅度线性地衰减，根据振荡器的输出幅度线性地衰减，根据衰减量的衰减量的变化变化或或振荡频率振荡频率的变化，可计算出与被检物体的变化，可计算出与被检物体的距离、振动等参数。这种位移传感器属于的距离、振动等参数。这种位移传感器属于非非接触测量接触测量，工作时不受灰尘等因素的影响，可，工作时不受灰尘等因素的影响，可在各种恶劣条件下使用。在各种恶劣条件下使用。位移测量仪位移测量仪 位移测量包含：位移测量包含：偏心、间隙、位偏心、间隙、位置、倾斜、弯曲、变置、倾斜、弯曲、变形、移动、圆度、冲形、移动、圆度、冲击、偏心率、冲程、击、偏心率、冲程、宽度等。宽度等。来自不同应用领来自不同应用领域的许多量都可归结域的许多量都可归结为位移或间隙变化。为位移或间隙变化。数显数显位移测量仪及探头位移测量仪及探头2024/8/8 周四68偏心和偏心和振动检测振动检测2024/8/8 周四69通过测量间隙来测量径向跳动通过测量间隙来测量径向跳动2024/8/8 周四70测量弯曲、波动、变形测量弯曲、波动、变形 对桥梁、丝杆等机械结构的振动对桥梁、丝杆等机械结构的振动测量，须使用多个传感器。测量，须使用多个传感器。测量金属薄膜、板材厚度电涡流测厚仪测量金属薄膜、板材厚度电涡流测厚仪 测量冷轧板厚度测量冷轧板厚度导向辊的材料可以用导向辊的材料可以用金属制作吗？金属制作吗？2024/8/8 周四72测量尺寸、公差测量尺寸、公差及零件识别及零件识别 通过测量间隙来通过测量间隙来测定测定 热膨胀引起的上下平移热膨胀引起的上下平移2024/8/8 周四73测量封口机工作间隙测量封口机工作间隙间隙越大，间隙越大，电涡流越小电涡流越小电涡流位移传感器的应用电涡流位移传感器的应用电涡流探头线圈的阻抗受诸多因素影响，电涡流探头线圈的阻抗受诸多因素影响，例如金属材料的厚度、尺寸、形状、电导率、例如金属材料的厚度、尺寸、形状、电导率、磁导率、表面因素、距离等，因此电涡流传感磁导率、表面因素、距离等，因此电涡流传感器的应用领域十分广泛，但也同时带来许多不器的应用领域十分广泛，但也同时带来许多不确定因素，一个或几个因素的微小变化就足以确定因素，一个或几个因素的微小变化就足以影响测量结果。所以电涡流传感器多用于影响测量结果。所以电涡流传感器多用于定性定性测量测量。在用作在用作定定量量测量时，必须采用测量时，必须采用逐点标逐点标定、计算机线性纠正、温度补补偿定、计算机线性纠正、温度补补偿等措施。等措施。位移的标定方法位移的标定方法 使用使用千分尺千分尺，逐一对照测量电路的输，逐一对照测量电路的输出电压及数显表读数，列出对照表，存入出电压及数显表读数，列出对照表，存入计算机，从而达到线性化的目的。计算机，从而达到线性化的目的。2024/8/8 周四76二、转速测量二、转速测量 若转轴上开若转轴上开z z 个槽个槽(或齿或齿)，频率计的读数，频率计的读数为为f（单位为（单位为Hz），则转轴的转速），则转轴的转速n（单位为（单位为r/min）的计算公式为）的计算公式为 2024/8/8 周四77齿轮转速测量齿轮转速测量例：例：下图中，设齿数下图中，设齿数z z=48，测得频率，测得频率f=120Hz，请按上述公式该齿轮的转速，请按上述公式该齿轮的转速n。2024/8/8 周四78电动机电动机转速测量转速测量三、电涡流式通道三、电涡流式通道安全检查门安全检查门 安检门的内部设安检门的内部设置有置有发射线圈和接收发射线圈和接收线圈线圈。当有金属物体。当有金属物体通过时，交变磁场就通过时，交变磁场就会在该金属导体表面会在该金属导体表面产生电涡流，会在接产生电涡流，会在接收线圈中感应出电压，收线圈中感应出电压，计算机根据计算机根据感应电压感应电压的大小、相位的大小、相位来判定来判定金属物体的大小。金属物体的大小。2024/8/8 周四80安检门安检门演示演示当有金属物体穿越当有金属物体穿越安检门时报警安检门时报警在安检门的上中下中，安装多个电涡流线圈，在安检门的上中下中，安装多个电涡流线圈，有金属穿过时，对应位置报警。还在一侧安有金属穿过时，对应位置报警。还在一侧安装一台装一台“软软x光光”扫描仪扫描仪，它能显示衣服里头，它能显示衣服里头的物体形状和密度，对人体、胶卷无害。的物体形状和密度，对人体、胶卷无害。2024/8/8 周四81四、电涡流表面探伤四、电涡流表面探伤 手持式裂纹测量仪手持式裂纹测量仪油管探伤油管探伤滚子涡流探伤机滚子涡流探伤机滚子涡流探伤机滚子涡流探伤机是由计算机控制的轴是由计算机控制的轴承滚子表面微裂纹探承滚子表面微裂纹探伤的专用设备，可探伤的专用设备，可探出深出深30m的表面微小的表面微小裂纹。裂纹。（参考参考无锡市通达滚子无锡市通达滚子有限公司有限公司资料资料）2024/8/8 周四83手提式探伤仪外形手提式探伤仪外形（参考厦门爱德华检测设备有限公司资料参考厦门爱德华检测设备有限公司资料）2024/8/8 周四84掌上型掌上型电涡流电涡流探伤仪探伤仪2024/8/8 周四85用掌上型电涡流探伤仪检测飞机裂纹用掌上型电涡流探伤仪检测飞机裂纹2024/8/8 周四86台式电涡流探伤仪台式电涡流探伤仪2024/8/8 周四87花瓣阻抗图花瓣阻抗图第五节第五节 接近开关简介接近开关简介 接接近近开开关关又又称称无无触触点点行行程程开开关关。它它能能在在一一定定的的距距离离（几几毫毫米米至至几几十十毫毫米米）内内检检测测有有无无物物体体靠靠近近。当当物物体体进进入入其其设设定定距距离离范范围围内内时时，就就发发出出“动动作作”信信号号，该该信号属于信号属于开关信号开关信号（高电平或低电平）。（高电平或低电平）。接接近近开开关关能能直直接接驱驱动动中中间间继继电电器器。多多数数接接近近开开关关已已将将感感辨辨头头和和测测量量转转换换电电路路做做在在同同一一壳壳体体内内，壳壳体体上上多多带有螺纹或安装孔，以便于安装和调整。带有螺纹或安装孔，以便于安装和调整。接接近近开开关关的的应应用用已已远远超超出出行行程程开开关关的的行行程程控控制制和和限限位位保保护护范范畴畴。它它可可以以用用于于高高速速计计数数、测测速速，确确定定金金属属物体的存在和位置，测量物位等。物体的存在和位置，测量物位等。2024/8/8 周四89接接近近开开关关的的核核心心部部分分是是“感感辨辨头头”，它它对对正正在在接接近近的的物物体体有有很很高高的的感感辨辨能能力力。在在生生物物界界，眼眼镜镜蛇蛇的的尾尾部部能能感感辨辨出出人人体体发发出出的的红红外外线线；而而电电涡涡流流探探头头能能感感辨辨金金属属导导体体的的靠靠近近。应应变变片片、电电位位器器之之类类的的传传感感器器无无法法用用于于接接近近开开关关，因因为为它们属于接触式测量。它们属于接触式测量。知知 识识 沙沙 龙龙2024/8/8 周四90接近开关外形接近开关外形 2024/8/8 周四91接近开关外形接近开关外形 2024/8/8 周四92420mA电涡流位移传感器外形电涡流位移传感器外形（参考德国图尔克公司资料）（参考德国图尔克公司资料）齐平式电涡流位移齐平式电涡流位移传感器外形传感器外形（参考德国图尔克公司资料）（参考德国图尔克公司资料）齐平式传感器安装时可以齐平式传感器安装时可以不高出不高出安装安装面，不易被损害。面，不易被损害。2024/8/8 周四94V V系列系列电涡流位移电涡流位移传感器外形传感器外形（参考浙江洞头开关厂资料）（参考浙江洞头开关厂资料）齐平式齐平式接近开关的术语解释接近开关的术语解释 接近开关的安装方式：分接近开关的安装方式：分齐平式齐平式和和非齐非齐平式平式。齐平式（。齐平式（又称埋入型又称埋入型）的接近开关表）的接近开关表面可面可与被安装的金属物件形成同一表面与被安装的金属物件形成同一表面，不，不易被碰坏，但易被碰坏，但灵敏度较低灵敏度较低；非齐平式（非埋；非齐平式（非埋入安装型）的接近开关则需要把入安装型）的接近开关则需要把感应头露出感应头露出一定高度一定高度，否则将降低灵敏度。，否则将降低灵敏度。2024/8/8 周四96接近开关的安装方式接近开关的安装方式齐平式安装齐平式安装非齐平式安装非齐平式安装2024/8/8 周四97接近开关外形（续）接近开关外形（续）一、常用的接近开关分类一、常用的接近开关分类 常用的接近开关有电涡流式（以常用的接近开关有电涡流式（以下简称下简称电感接近开关电感接近开关）、电容式、磁）、电容式、磁性干簧开关、霍尔式、光电式、微波性干簧开关、霍尔式、光电式、微波式式 、超声波式等。、超声波式等。二、接近开关的特点二、接近开关的特点 接近开关与被测物接近开关与被测物不接触不接触、不会产生不会产生机械磨损和疲劳损伤机械磨损和疲劳损伤、工作寿命长工作寿命长、响、响应快、无触点、应快、无触点、无火花无火花、无噪声无噪声、防潮、防潮、防尘、防尘、防爆性能较好防爆性能较好、体积小体积小、安装、安装、调整方便调整方便；缺点是缺点是触点容量较小触点容量较小、输出输出短路时易烧毁短路时易烧毁。三、电涡流接近开关三、电涡流接近开关（即：电感接近开关）的（即：电感接近开关）的工作原理工作原理 电感接近开关由电感接近开关由LCLC高频振荡器和放大处理高频振荡器和放大处理电路组成电路组成，金属物体在接近辨头时，表面产生，金属物体在接近辨头时，表面产生涡流。这个涡流反作用于接近开关，使接近开涡流。这个涡流反作用于接近开关，使接近开关关振荡能力衰减振荡能力衰减，内部电路的参数发生变化内部电路的参数发生变化，由此识别出有无金属物体接近，进而由此识别出有无金属物体接近，进而控制开关控制开关的通或断的通或断。这种接近开关所能检测的物体必须。这种接近开关所能检测的物体必须是是导电性能良好的金属物体导电性能良好的金属物体。2024/8/8 周四101四、电涡流接近开关原理框图四、电涡流接近开关原理框图2024/8/8 周四102五、常见接近开关的型号说明五、常见接近开关的型号说明（摘自浙江洞头开关厂资料）2024/8/8 周四103六六.接近开关的主要性能指标：接近开关的主要性能指标：额定动作距离额定动作距离、工作距离、工作距离、动作滞差动作滞差、重复定位精度（重复、重复定位精度（重复性）、性）、动作频率动作频率等。等。接近开关的术语解释（接近开关的术语解释（1 1）1.1.动作（检测）距离动作（检测）距离:被测体按一定方式移被测体按一定方式移动时，从基准位置（接近开关的感应表面）到开关动时，从基准位置（接近开关的感应表面）到开关动作时测得的基准位置到检测面的空间距离的标称动作时测得的基准位置到检测面的空间距离的标称值。值。2.2.设定距离设定距离：指整定距离，一般为额定动作距：指整定距离，一般为额定动作距离的离的0.80.8倍，以保证工作可靠。倍，以保证工作可靠。3.3.复位距离复位距离：接近开关动作后，又再次复位时：接近开关动作后，又再次复位时的与被测物的距离，它略大于动作距离。的与被测物的距离，它略大于动作距离。4.4.回差值回差值:动作距离与复位距离之间的绝对值。动作距离与复位距离之间的绝对值。回差值越大回差值越大，对外界的干扰以及被测物的抖动等的，对外界的干扰以及被测物的抖动等的抗干扰能力就越强抗干扰能力就越强。2024/8/8 周四105接近开关的检接近开关的检测距离与回差测距离与回差接近开关的术语解释（接近开关的术语解释（2 2）标准检测体：可与现场被检金属作比标准检测体：可与现场被检金属作比较的标准金属检测体。标准检测体通常为较的标准金属检测体。标准检测体通常为正方形的正方形的A3钢，厚度为钢，厚度为1mm，所采用的边，所采用的边长是接近开关检测面直径的长是接近开关检测面直径的2.5倍。倍。不同材料的金属检测物对电涡流接近开不同材料的金属检测物对电涡流接近开关动作距离的影响关动作距离的影响（以（以FeFe为参考金属）为参考金属）对于非磁性材料，被测体的对于非磁性材料，被测体的电导率越高电导率越高，则则灵敏度越高灵敏度越高；被测体是磁性材料时，其磁导；被测体是磁性材料时，其磁导率将影响电涡流线圈的感抗，其率将影响电涡流线圈的感抗，其磁滞损耗磁滞损耗还将还将影响电涡流影响电涡流线圈的线圈的Q值值。磁滞损耗大磁滞损耗大时，其时，其灵敏灵敏度通常较高度通常较高。接近开关的术语解释（接近开关的术语解释（3 3）响应频率响应频率f：按规定，在：按规定，在1秒的时间间隔秒的时间间隔内，内，接近开关动作循环的最大次数，重复接近开关动作循环的最大次数，重复频率大于该值时，接近开关无反应。频率大于该值时，接近开关无反应。响应时间响应时间t：接近开关检测到物体时刻：接近开关检测到物体时刻到接近开关出现电平状态翻转的时间之差。到接近开关出现电平状态翻转的时间之差。可用公式换算：可用公式换算：t=1/f2024/8/8 周四109响应频率及响应时间示意图响应频率及响应时间示意图四线制电涡流位移传感器的接线说明四线制电涡流位移传感器的接线说明 有的位移传感器同时具备两种动作输出状有的位移传感器同时具备两种动作输出状态，可选择态，可选择从高电压向低电压转变从高电压向低电压转变、和、和从低电从低电压向高电压转变压向高电压转变两种方式，分别称为两种方式，分别称为NPNNPN和和PNPPNP输出模式，俗称为输出模式，俗称为常开输出常开输出或或常闭输出常闭输出模式。模式。接近开关的术语解释（接近开关的术语解释（4 4）输出状态：输出状态：常开常开/常闭常闭型接近开关型接近开关 当无检测物体时，对常开型接近开关而言，由当无检测物体时，对常开型接近开关而言，由于接近开关内部的输出三极管截止，所接的负载不于接近开关内部的输出三极管截止，所接的负载不工作（失电）；工作（失电）；当检测到物体时，内部的输出级三当检测到物体时，内部的输出级三极管导通，负载得电工作极管导通，负载得电工作。对常闭型接近开关而言，当对常闭型接近开关而言，当未检测到物体时，未检测到物体时，三极管反而处于导通状态，负载得电工作三极管反而处于导通状态，负载得电工作；反之则；反之则负载失电。负载失电。接近开关的术语解释接近开关的术语解释 常用的输出形式有：常用的输出形式有：NPN二线，二线，NPN三线三线，NPN四线，四线，PNP二线，二线，PNP三线，三线，PNP四线，四线，DC二线，二线，AC二线，二线，AC五线（带继电器）五线（带继电器）等几种，读者可查阅以下有关资料。等几种，读者可查阅以下有关资料。2024/8/8 周四113输出形式输出形式（14）负载负载负载负载蓝蓝蓝蓝蓝蓝蓝蓝2024/8/8 周四114输出形式输出形式（58）负载负载负载负载负载负载2024/8/8 周四115导通压降导通压降0.3V接近开关的接线方法举例接近开关的接线方法举例以以NPN、常开型为例来说明、常开型为例来说明接线方法接线方法OUT端与端与GND端的压降端的压降Uces约为约为0.3V，流，流过过KA的电流的电流IKA=（VCC-0.3）/RKA。若。若IKA大于大于KA的额定吸合电流，则的额定吸