NE3100電渦流傳感器系統(tǒng)的工作原理

       傳感器系統(tǒng)的工作原理是電渦流效應。當接通傳感器系統(tǒng)電源時，在前置器內(nèi)會產(chǎn)生一個高頻信號，該信號通過電纜送到探頭的頭部，在頭部周圍產(chǎn)生交變磁場H1。如果在磁場H1的范圍沒有金屬導體接近，則發(fā)射到這一范圍內(nèi)的能量都會被釋放；反之，如果有金屬導體接近探頭頭部，則交變磁場H1將在導體的表面產(chǎn)生電渦流場，該電渦流場也會產(chǎn)生一個方向與H1相反的交變磁場H2。由于H2的反作用，就會改變探頭頭部線圈高頻電流的幅度和相位，既改變了線圈的有效阻抗。這種變化即與電渦流效應有關(guān)，又與靜磁學效應有關(guān)，既與金屬導體的電導率、磁導率、幾何形狀、線圈幾何參數(shù)、激勵電流頻率以及線圈到金屬導體的距離參數(shù)有關(guān)。假定金屬導體是均質(zhì)的，其性能是線形和各向同性的，則線圈——金屬導體系統(tǒng)的磁導率u、電導率σ、尺寸因子r、線圈與金屬導體距離δ線圈激勵電流I和頻率ω等參數(shù)來描述。因此線圈的阻抗可用函數(shù)Z=F（u，r，I，ω被測金屬導體如果控制u，σ，r，I，ω恒定不變，那么阻抗Z就成為距離的單值函數(shù)，由麥克斯韋爾公式，可以求得此函數(shù)為一非線形函數(shù)，其曲線為“S”型曲線，在一定范圍內(nèi)可以近似為一線形函數(shù)。在實際應用中，通常是將線圈密封在探頭中，線圈阻抗的變化通過封裝在前置器中的電子線路的處理轉(zhuǎn)化成電壓或電流輸出。這個電子線路并不是直接測量線圈的阻抗，而是采用并連諧振法，見圖1-3，即在前置器中將一個固定電容C0=C1×C2/（C1+C2）和探頭線圈LX并連與晶體管T一起構(gòu)成一個振蕩器，振蕩器的振蕩幅值UX與線圈阻抗成比例，因此振蕩器的振動幅度UX會隨探頭與被測間距δ改變。UX經(jīng)檢波濾波，放大，非線形修正后輸出電壓UO，UO與δ的關(guān)系曲線如圖1—4所示，可以看出該曲線呈“S”形，即在線形區(qū)中點δ0處（對應輸出電壓UO）線性，其斜率（即靈敏度）較大，在線性區(qū)兩端，斜率（靈敏度）逐漸下降，線性變差。（δ1，U1）——線性起點，（δ2，U2）——線性末點。

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