电涡流传感器的原理是什么？

Question

如题所述

Answer 1

电涡流传感器的工作原理是基于电涡流效应。当金属物体处于变化的磁场中时，会在金属内部产生涡流，从而导致金属表面的电阻发生变化。电涡流传感器通过感应这种电阻变化来测量金属物体的位移、速度和密度等参数。
具体来说，电涡流传感器由两部分组成：激励线圈和接收线圈。激励线圈通过传输电流产生一个交变电磁场，而接收线圈则用于感应金属物体中产生的电涡流。当金属物体靠近传感器时，金属物体内部的电涡流会改变接收线圈中感应到的电流大小和相位，从而实现对金属物体的测量。
此外，电涡流传感器的工作原理还可以进一步解释为：当电涡流传感器的激励线圈通电产生一个交变电磁场时，附近金属物体内会感应出涡流。这些涡流产生的磁场会影响感应线圈中的电感，从而改变感应线圈的电阻。传感器测量这种电感和电阻的变化，从而获得与金属物体的性质相关的信息，如位置、尺寸、电导率等。

Answer 2

电涡流传感器特性与被测体的电导率б、磁导率ξ有关，当被测体为导磁材料（如普通钢、结构钢等）时，由于涡流效应和磁效应同时存在，磁效应反作用于涡流效应，使得涡流效应减弱，即传感器的灵敏度降低。而当被测体为弱导磁材料（如铜，铝，合金钢等）时，由于磁效应弱，相对来说涡流效应要强，因此传感器感应灵敏度要高。

根据法拉第电磁感应原理，块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时（与金属是否块状无关，且切割不变化的磁场时无涡流），导体内将产生呈涡旋状的感应电流，此电流叫电涡流，以上现象称为电涡流效应。而根据电涡流效应制成的传感器称为电涡流式传感器。

当被测金属与探头之间的距离发生变化时，探头中线圈的Q值也发生变化，Q值的变化引起振荡电压幅度的变化，而这个随距离变化的振荡电压经过检波、滤波、线性补偿、放大归一处理转化成电压（电流）变化，最终完成机械位移(间隙)转换成电压（电流）。由上所述，电涡流传感器工作系统中被测体可看作传感器系统的一半，即一个电涡流位移传感器的性能与被测体有关。
按照电涡流在导体内的贯穿情况，此传感器可分为高频反射式和低频透射式两类，但从基本工作原理上来说仍是相似的。电涡流式传感器最大的特点是能对位移、厚度、表面温度、速度、 应力、材料损伤等进行非接触式连续测量，另外还具有体积小，灵敏度高，频率响应宽等特点，应用极其广泛。