电涡流变换器用于磨损量测定的初步研究

　　为了解决称重法测定磨损量所存在的不足.笔者利用电涡流变换器来测定磨屑的重量.减少了磨屑后处理的严格清洗与风干等工序.并且操作方便.测试精度可靠。利用电涡流变换器.可以测定各种金属磨屑.因而应用范围也较大。

　　1原理与分析

　　1.1变换器原理与特性

　　图1(a)为变换器的厉澳旦.图1(b)为变换器的等效电路.当图1(a)中的空心线圈靠近金属物体时.线圈的电气参数就会发生改变.利用图1(b)的等效电路.可得到等效电感Le，、等效电阻Re。、等效线圈阻抗zea、等效线圈的品质系数Qev的表达式:

　　式中M为环状电涡流与线圈间的互惑.决定于线圈靠近金属物的程度.也就是取决于线圈与被测金属物的距离x，从(l)一(4)式可看出.四个电气参数实质上就是距离X的函数。

　　变换器空心线圈的原始电气参数为电感L0，电阻R。、阻抗Z。、品质系数Q(=口石l/凡)。

　　变换器的灵敏度S有如下表达式

　　式中.f为将变换器当作电感接入振荡器的振荡槽路时.变换器接近金属物体后.振荡器的频率。

　　a、b为变换器常数，其中a决定于线圈本身的儿何尺寸和被测金属材料.b取决于线圈本身几何尺寸。

　　振荡器频率的表达式为:

　　式中.几为空心线圈处于自由状态时.振荡器的频率。

　　对于灵敏度S有如下结论:

　　l)灵敏度决定于变换器的几何尺寸;

　　2)灵敏度对不同材料的被测对象有所不同二但通过位移修正.可以采用只标定一种材料.而推之到其他材料的灵敏度值.具体作法可查阅〔2〕。

　　3)灵敏度为非线性特性.即X愈小.灵敏度愈高.但动态范围变小。

　　从变换器原理与特性分析可知.若变换器的几何尺寸以及其到被测物的距离X都不发生改变.也就是将变换器与原被测金属物都设为定值.这样线圈产生的电涡流场也是恒定的。因而、若引进一金属磨屑入电涡流场.那么变换器的电气参数也会发生变化.这就为利用变换器测定磨屑重量的方法提供了基础。

　　1.2磨损量测定装五的工作原理

　　图2为测定装置的原理图。测头组件由变换器与金属载物台组成.被测试样由非金属试样板(利用滤纸也可以)取好。测试时.将试样板置于金属载物台的规定位置.配用电路输出一电压值.经过A/D转换器实现模数转换.最后输入到显示、打印装置。

　　显然.测头组件的制作与调试为整个装置的关键件。若采用商用变换器.那么调定变换器与金属载台的距离X的大小.必须依据试样板及可能大小的磨粒体积来确定.当然试样板的厚度也须尽可能薄、以提高装置的灵敏度。