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电涡流传感器工作原理

电涡流效应

电涡流传感器是根据电涡流效应进行工作的，即利用金属导体置于变化的磁场中，产生感应电流，从而在金属体内形成自行闭合的电涡流线，这种现象称为电涡流效应。

电涡流传感器结构及特性

传感元件：电涡流探头

电涡流探头是一个固定在框架上的扁平线圈，激励源频率较高（数十千赫至数兆赫）。

传感器探头里有小型线圈，由控制器控制产生震荡电磁场，当接近被测体时，被测体表面会产生感应电流，而产生反向的电磁场。这时电涡流传感器根据反向电磁场的强度来判断与被测体之间的距离。注意：电涡流传感器要求被测体必须是导体。

电涡流位移传感器测量技术的历史

最先发现电涡流现象的是Fran?ois Arago (1786–1853)，第25任法国总统，数学家，物理学家和天文学家。1824年，他发现并命名旋转磁场，以及绝大多数导体均可以被磁化。他的发现后来被Michael Faraday (1791–1867) 整理和最终完善。

1834年，Heinrich Lenz发布了楞次定律，感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

法国物理学家Léon Foucault (1819–1868)于1855年发现，在磁场两级中间，旋转铜制圆盘所需要的力更大，于此同时，铜制圆盘受内部感生电涡流的作用而发热。

1879年David E. Hughes采用涡流技术进行了非接触测量，用于分拣金属被测物。

1980年，德国米铱公司将电涡流位移传感器用于工业生产环节检测

1988年，德国米铱公司发布了小尺寸电涡流位移传感器，使得在安装空间受限的情况下，也可以采用电涡流原理获得精准的测量数据。

电涡流传感器的优点

1、涡流传感器是一种非接触的线性化计量工具，能静态和动态地非接触、高线性度、高分辨力地测量被测金属导体距探头表面的距离。电涡流传感器在测量过程中测量准确性会受到一定的影响。

2、传感器特性与被测体的电导率时，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。

3、不规则的被测体表面，会给实际的测量带来附加误差，因此对被测体表面应该平整光滑，不应存在凸起、洞眼、刻痕、凹槽等缺陷。一般要求，对于振动测量的被测表面粗糙度要求在0.4um～0.8um之间;对于位移测量被测表面粗糙度要求在0.4um～1.6um之间。

4、电涡流效应主要集中在被测体表面，如果由于加工过程中形成残磁效应，以及淬火不均匀、硬度不均匀、金相组织不均匀、结晶结构不均匀等都会影响传感器特性。在进行振动测量时，如果被测体表面残磁效应过大，会出现测量波形发生畸变。

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