电涡流传感器的等效阻抗Z与被测材料的电阻率 ρ、磁导率 μ、激磁频率f及线圈与被测件间的距离x有关。当 ρ、μ、f确定后Z只与x有关,通过适当的测量电路,可得到输出电压与位移的关系,如图9-28,在曲线中部呈线性关系,一般其线性范围为扁平线圈外径的1/3到1/5处,线性误差约为3%~4%。
根据上属关系,电涡流传感器可以测量位移。如汽轮机主轴的轴向窜动(图9-29a),金属材料的热膨胀系数,钢水液位等。量程范围可以从0~1mm到0~30mm,一般分辨率为满量程的0.1%。
振幅测量
为了用非接触式方法测量各种振动的振幅,如机床主轴振动形状的测量,可以使用多个涡流传感器安置在被测轴附近(9-29b),再用多通道测量仪或记录仪,便可测出在机床主轴振动时,瞬时振动分布形状。
转速测量
在一个旋转金属体上安装一只由N个齿的齿轮,旁边安装电涡流传感器(9-29c)。当旋转体转动时,齿轮的齿与传感器的距离变小,电感量变小;距离变大,电感量变大。经电路处理后将周期的输出信号,该信号频率f可以用频率计测出,然后换算呈转速n=f/N×60
式中n为被测转速(r/min)
涡流膜厚测量
利用涡流检测法,能够检测金属表面的氧化膜、漆膜或电镀膜等膜的厚度。但是,金属材料的性质不同,其膜厚检测也有很大不同。下面介绍金属表面氧化膜厚度的测量,它是各种测量方法中较为有效的一种。
氧化层膜厚测定方法如图9-30所示。假定某金属表面由氧化膜,则电感传感器与金属表面的距离为x;金属表面涡流对传感器线圈中磁场的反作用,改变了传感器的电感量,此时的电感量为(L0-△L);当金属表面无氧化层时,传感器与其表面距离为x0,对应的电感量为L0,那么,该金属表面的氧化层厚度应为(x0-x),该厚度就可以通过电感量的变化而测得。
金属氧化层的涡流测量可由图9-31所示的测量电路实现。在膜厚测量电路中,正弦振荡器IC1、IC2产生频率1k~100kHz的正弦波,加在变压器B1初级上。次级输出的正弦信号加到桥式电路的输入端,由该桥路在非平衡状态下获取金属材料表面的涡流变化,涡流变化量由检测方法器IC3进行适当放大,再经交流放大器IC4和IC5放大数十倍后,经转换电路将涡流变化量转换为膜厚,最后由指示仪表显示。图中W1、W2、W3分别为灵敏度调整、零点调整和电平调节电位器。
除此之外,还可用电阻率或磁导率的变化对材料进行无损伤等测定。