电涡流式传感器

结构

　　主要由一个安置在框架上的扁平圆形线圈构成。此线圈可以粘贴于框架上，或在框架上开一条槽沟，将导线绕在槽内。下图为CZF1型涡流传感器的结构原理，它采取将导线绕在聚四氟乙烯框架窄槽内，形成线圈的结构方式。

　　1 线圈 2 框架 3 衬套

　　4 支架 5 电缆 6 插头

原理

　　电涡流传感器的线圈与被测金属导体间是磁性耦合，电涡流传感器是利用这种耦合程度的变化来进行测量的。因此，被测物体的物理性质，以及它的尺寸和开关都与总的测量装置特性有关。一般来说，被测物的电导率越高，传感器的灵敏度也越高。

　　为了充分有效地利用电涡流效应，对于平板型的被测体则要求被测体的半径应大于线圈半径的1.8倍，否则灵敏度要降低。当被测物体是圆柱体时，被测导体直径必须为线圈直径的3.5倍以上，灵敏度才不受影响。

电涡流检测

　　电涡流检测的工作原理是检测激励线圈磁场和感应涡流磁场之间的交互作用。当敏感线圈通入交流电流时，线圈周围就会产生交变磁场，如图1（a），如果此时将金属导体耙材移入此交变磁场中，耙材表面就会感应出电涡流，而此电涡流又会产生一个磁场，该磁场的方向与原线圈磁场的方向正好相反，而减弱了原磁场。

　　图1 电涡流检测的原理

　　电涡流传感器通常有两种检测方法。一种是单线圈检测的方法，通过检测敏感线圈阻抗的变化来反映磁场的变化情况。线圈的等效阻抗z一般可表示为函数：

　　Z=F（σ，μ，f，x，r）

　　式中：σ，μ分别是被测金属导体的电导率和磁导率；f是激励信号的频率；x是线圈与金属导体的距离；r是线圈的尺寸因子，与线圈的结构、形状以及尺寸相关。

　　可见，线圈阻抗的变化完整而且地反映了被测金属导体的电涡流效应。实际检测时，对不需要的影响因素加以控制，就可以实现对上式中某个相关量的检测。作为接近式传感器，线圈到金属耙材之间的距离与线圈的阻抗直接相关，而检测金属表面或近表面的缺陷时，缺陷的存在将引起被测导体电导率和磁导率的变化，进而使线圈的阻抗参数发生改变。

　　另一种方法是双线圈检测，如图1（b），通过使用另外一个线圈作为检测线圈，检测这两个磁场的叠加效果。根据法拉第电磁感应定律，检测线圈中将会产生一个感应电动势：

　　式中：ψ是通过线圈的交变磁场的磁通量；n是线圈的绕线圈数。

　　通过测量检测线圈中产生的电压即可非常容易地得到磁场的变化情况。