厚度传感器.doc

厚度传感器测量材料及其表面镀层厚度的传感器。它在工业生产中常用于材料厚度检验和厚度控制系统的误差测量。在厚度控制系统中通常不要求测量厚度的绝对尺寸,而只要求测量厚度的变化值或与某一标准尺寸的差值,以便控制加工过程。厚度传感器可分为接触式和非接触式两类。接触式厚度传感器通常采用电感式位移传感器、电容式位移传感器、电位器式位移传感器、霍耳式位移传感器等(见位移传感器)进行接触式厚度测量。为了连续测量移动着的材料的厚度,常在位移传感器的可动端头上安装滚动触头,以减少磨损。还常采用两个相同的位移传感器分别安装于被测材料的上下两面,将两个传感器的测量值平均,以提高测量精度。接触式厚度传感器可测量移动速度较低(小于5米/秒)的材料,~1%。非接触式厚度传感器它的特点是适于连续快速测量,按工作原理可分为电涡流厚度传感器、磁性厚度传感器、电容厚度传感器、超声波厚度传感器、核辐射厚度传感器、X射线厚度传感器、微波厚度传感器等。电涡流厚度传感器它可用于测量金属材料厚度,特点是测量范围宽、反应快和精度高。可分为低频透射式(见电涡流式传感器)和高频反射式两类。高频反射式也由上下两个线圈(分别位于金属材料两面)和激励电路及测量电路组成,所不同的是线圈磁场并不穿透金属材料,电涡流效应对磁场的减弱程度与线圈至材料表面的距离有关。材料厚度等于两线圈间的距离减去上下两个测量距离之和。因此根据输出电压即可求出材料厚度。磁性厚度传感器用于测量磁性材料的厚度。图1是这种传感器的原理图。由于所测材料是磁性电路的一部分,故绕于铁心上的线圈的电感与材料的厚度有关。图中线圈又是振荡器的组成元件,因此振荡器的频率决定于线圈的电感。通过测量振荡器的频率可确定线圈电感,从而测出材料的厚度。电容厚度传感器用于测量绝缘材料(如绝缘塑料)的厚度。图2是这种传感器的原理图。在被测绝缘材料的两边设置了两块金属电极板,形成一个电容器。由于电容器的容量与介质厚度有关,而电容器又是振荡器的组成元件,因此通过测量振荡器的振荡频率可确定电容值,从而测出材料的厚度。超声波厚度传感器利用超声振动来检测材料的厚度。超声振动是以气体、液体或固体为介质的机械振动,其振动频率超出音频范围,即高于2万赫。超声振动由变送器产生,变送器将振荡器输出的电信号转换为相应的超声振动。超声波变送器分为磁致伸缩型和压电型两种(见超声波传感器)。磁致伸缩型超声波变送器由线圈和磁致伸缩棒(由铁磁材料制成)组成。在线圈产生的交变磁场的作用下,磁致伸缩棒按磁场交变频率而交替伸缩,它的一端被固定,另一端推拉膜片而产生超声波。压电型超声波变送器由压电材料(一般为石英晶体)制成。当加在压电材料上的电压以超声频率交变时,压电材料随之以超声频率伸缩,并带动膜片而产生超声波。图3是用超声波测量材料厚度的原理图。变送器置于材料上面,使超声波可穿过材料而至另一平面。超声波到达另一平面后再反射回到变送器。在相同条件下,超声波在材料内的往返时间取决于材料的厚度。若往返时间恰好等于超声振动的周期,就会产生共振。在共振时,变送器加给振荡器的负荷会突然改变,随之使振荡器电流相应改变。通过指示器记下电流改变时的振荡频率,就可确定超声波往返一次所需的时间,从而测出材料的厚度。核辐射厚度传感器又称同位素厚度传感器,它利用核辐射线进行测量。可分为穿透式和反射式两类。穿透式传感器