電渦流傳感器的等效阻抗Z與被測(cè)材料的電阻率 ρ、磁導(dǎo)率 μ、激磁頻率f及線圈與被測(cè)件間的距離x有關(guān)。當(dāng) ρ、μ、f確定后Z只與x有關(guān),通過(guò)適當(dāng)?shù)臏y(cè)量電路,可得到輸出電壓與位移的關(guān)系,如圖9-28,在曲線中部呈線性關(guān)系,一般其線性范圍為扁平線圈外徑的1/3到1/5處,線性誤差約為3%~4%。
根據(jù)上屬關(guān)系,電渦流傳感器可以測(cè)量位移。如汽輪機(jī)主軸的軸向竄動(dòng)(圖9-29a),金屬材料的熱膨脹系數(shù),鋼水液位等。量程范圍可以從0~1mm到0~30mm,一般分辨率為滿量程的0.1%。
振幅測(cè)量
為了用非接觸式方法測(cè)量各種振動(dòng)的振幅,如機(jī)床主軸振動(dòng)形狀的測(cè)量,可以使用多個(gè)渦流傳感器安置在被測(cè)軸附近(9-29b),再用多通道測(cè)量?jī)x或記錄儀,便可測(cè)出在機(jī)床主軸振動(dòng)時(shí),瞬時(shí)振動(dòng)分布形狀。
轉(zhuǎn)速測(cè)量
在一個(gè)旋轉(zhuǎn)金屬體上安裝一只由N個(gè)齒的齒輪,旁邊安裝電渦流傳感器(9-29c)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),齒輪的齒與傳感器的距離變小,電感量變小;距離變大,電感量變大。經(jīng)電路處理后將周期的輸出信號(hào),該信號(hào)頻率f可以用頻率計(jì)測(cè)出,然后換算呈轉(zhuǎn)速n=f/N×60
式中n為被測(cè)轉(zhuǎn)速(r/min)
渦流膜厚測(cè)量
利用渦流檢測(cè)法,能夠檢測(cè)金屬表面的氧化膜、漆膜或電鍍膜等膜的厚度。但是,金屬材料的性質(zhì)不同,其膜厚檢測(cè)也有很大不同。下面介紹金屬表面氧化膜厚度的測(cè)量,它是各種測(cè)量方法中較為有效的一種。
氧化層膜厚測(cè)定方法如圖9-30所示。假定某金屬表面由氧化膜,則電感傳感器與金屬表面的距離為x;金屬表面渦流對(duì)傳感器線圈中磁場(chǎng)的反作用,改變了傳感器的電感量,此時(shí)的電感量為(L0-△L);當(dāng)金屬表面無(wú)氧化層時(shí),傳感器與其表面距離為x0,對(duì)應(yīng)的電感量為L(zhǎng)0,那么,該金屬表面的氧化層厚度應(yīng)為(x0-x),該厚度就可以通過(guò)電感量的變化而測(cè)得。
金屬氧化層的渦流測(cè)量可由圖9-31所示的測(cè)量電路實(shí)現(xiàn)。在膜厚測(cè)量電路中,正弦振蕩器IC1、IC2產(chǎn)生頻率1k~100kHz的正弦波,加在變壓器B1初級(jí)上。次級(jí)輸出的正弦信號(hào)加到橋式電路的輸入端,由該橋路在非平衡狀態(tài)下獲取金屬材料表面的渦流變化,渦流變化量由檢測(cè)方法器IC3進(jìn)行適當(dāng)放大,再經(jīng)交流放大器IC4和IC5放大數(shù)十倍后,經(jīng)轉(zhuǎn)換電路將渦流變化量轉(zhuǎn)換為膜厚,最后由指示儀表顯示。圖中W1、W2、W3分別為靈敏度調(diào)整、零點(diǎn)調(diào)整和電平調(diào)節(jié)電位器。
除此之外,還可用電阻率或磁導(dǎo)率的變化對(duì)材料進(jìn)行無(wú)損傷等測(cè)定。