矩形平面电涡流传感器研究

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摘 要 针对曲面间隙测量问题，提出平面矩形并联型涡流传感器探头，从机理上推导出所设计传感器磁场强度与线圈固有参数及外加电流、频率的关系表达式，通过实验方法验证了所设计的平面矩形并联型电涡流传感器探头的特性。

关键词 平面涡流传感器；提离值；机理分析

中图分类号O59 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）101-0136-02

0 引言

20世纪80年代，电涡流传感器在航空航天的快速发展中得到了广泛应用，但是工程人员发现由于设备器件等的特殊结构，传统的刚性传感器无法得到安装，因此传统的刚性传感器的应用也得到了极大限制。随着传感器技术的发展以及加工工艺技术水平的提高，柔性传感器的研究越来越受到重视。

随着传感器技术的发展以及加工工艺水平的提高，为了实现大面积的位移测量，提高测量精度、测试速度和效率，电涡流传感器阵列测试技术的研究和应用得到很大的发展。传统的电涡流传感器使用的敏感线圈形状为螺旋渐开线型，在线圈的中心和外侧引出两根测量线进行测量。本文提出一种矩形电涡流传感器，在相同的加工工艺水平下，与传统的涡流传感器线圈相比可以加工得更薄，灵敏度高、线性度更好。首先，设计并制作平面矩形并联型涡流传感器探头；其次，机理分析，即推导提离值与线圈固有参数及外加电流、频率的关系表达式；最后，搭建线圈测试平台，测试并分析传感器探头的特性。

1 矩形涡流传感器线圈设计

1.1 线圈的结构

矩形涡流传感器线圈是在柔性基底上加工制成的，线圈如图1所示，线圈的各圈为矩形，各圈之间为并联关系，从线圈中心引出两根测量线，制作工艺上较传统螺旋渐开线形线圈要更为简便。

1.2线圈制作

以多壁碳纳米管作为导电相，硫化硅橡胶作为基体相，以正己烷作为有机溶剂，以硅酸作为催化剂，硅酸乙酯作为交联剂，在机械搅拌作用下，辅以超声波分散处理，控制恒定的温度、超声功率和搅拌速度，室温保持24h以上，成型，得到碳纳米管填充硅橡胶复合材料试样，制作流程如图2所示。

2 线圈内任意一点磁感应强度分析

选圈数分别为33 、25、 17 、9的线圈进行提离特性试验，分别取不同的线圈圈数，测量其阻抗Z，阻抗提离特性如图4所示。表1为图4对应的分析表，由表1的分析可知随线圈圈数增大，线圈的阻抗、平均灵敏度增大。

4 结论

为了进行复杂曲面间隙的无损测量，提出矩形平面电涡流传感器线圈，从机理和实验数据分析上研究了电涡流传感器线圈的特性，论文的研究在工程应用上具有一定的指导意义。

参考文献

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