电涡流电感式传感器

电涡流电感式传感器

电涡流电感式传感器是一种基于电涡流效应工作的电感式传感器，属于互感式类型。它利用金属导体在交变磁场中产生感应电流（电涡流）导致线圈阻抗变化的原理，实现非接触式测量。传感器由激励线圈和被测金属体两部分组成，无需与测量对象直接接触。

工作原理

当传感器激励线圈中通以正弦交变电流时，产生交变磁场，使位于磁场中的金属导体产生感应电流（电涡流）。该电涡流又产生新的交变磁场反抗原磁场，导致传感器线圈的等效阻抗发生变化。线圈等效阻抗 $Z$ 与被测体的电阻率 $\rho$、磁导率 $\mu$、尺寸因子 $r$、励磁电流频率 $f$ 以及线圈与导体间距离 $x$ 有关。通过变参数实验观测法，保持其他参数不变，仅改变距离 $x$，即可实现位移测量。

等效电路

将金属导体等效为短路环，建立等效电路模型。产生电涡流后，线圈等效电阻增大、等效电感减小、品质因数下降。等效电气参数是互感系数 $M^2$ 的函数，因此属于互感式电感传感器。

分类

根据电涡流在导体内的贯穿深度，分为高频反射式电涡流传感器和低频透射式电涡流传感器两类。

测量电路

主要采用调频式测量电路和调幅式测量电路两种。调频式将电感变化转换为频率变化；调幅式将电感变化转换为电压幅值变化，但输出电压与位移呈非线性关系，需逐点标定并用计算机线性化。

特点与应用

最大特点是非接触式连续测量，可测量位移、厚度、表面温度、速度、应力、材料损伤等物理量。具有体积小、灵敏度高、频带响应宽等优点，广泛应用于工业检测、无损探伤等领域。