电涡流传感器原理与应用：测量电路分析

电涡流式传感器是一种基于电磁感应原理的非接触式传感器，它在第三章第三节中得到了详细的讨论。这种传感器的工作原理主要利用了当导体置于变化的磁场或者在固定磁场中移动时，导体内产生的涡流效应。当线圈通以交变电流，会在金属导体内部产生涡流，涡流又会产生一个反作用的电磁场，这个电磁场会影响线圈的阻抗，从而实现对非电量（如位移、厚度、材料损伤等）的测量。 电涡流传感器的基本原理涉及到一个线圈置于金属导体附近，线圈中的交变信号i1会产生正弦交变磁场H1。在这个磁场的作用下，金属导体内形成涡流，涡流反过来影响线圈的阻抗。阻抗的变化受到线圈的几何参数（如线圈的长度和与金属板的距离）、金属板的电阻率和磁导率以及工作频率等因素的影响。 等效电路模型中，电涡流被简化为一个短路环，其阻抗（包括等效电阻R和等效电感L）与金属板的厚度、电阻率和线圈的设计有关。频率f、电涡流的深度h以及内外半径ra和ri等因素也共同决定了等效阻抗的变化。 测量电路设计上，电涡流式传感器通常采用调频或调幅的方法。调频式测量电路利用的是传感器线圈与被测物体间的距离变化引起线圈电感L变化，进而影响振荡器的频率，通过鉴频器将频率变化转化为电压输出。这种电路由电容式三点振荡器和射极输出器构成，能有效地实现频率与位移的转换。 调幅式测量电路则是将线圈电感L与距离x的关系转化为电压U与x的关系，通过检波电压来确定距离x的具体数值。这种电路的优点在于，它对金属板的电阻率变化不敏感，只依赖于距离的变化。 电涡流式传感器以其高精度、非接触性和抗干扰性强等特点，在工业自动化、机械检测、航空航天等领域有着广泛应用，是现代工业设备监测和控制的重要组成部分。理解其工作原理和电路设计对于掌握相关应用技术至关重要。