圖1-2
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，在前置器內會產生一個高頻信號，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將在導體的表面產生電渦流場，該電渦流場也會產生一個方向與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，又與靜磁學效應有關，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。假定金屬導體是均質的，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）來表示。
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經檢波濾波，放大，非線形修正后輸出電壓uo，uo與δ的關系曲線如圖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。
產品說明探 頭
探頭對正被測量表面，它能地探測出被測體表面相對于探頭端面間隙的變化。通常探頭由線圈、頭部、殼體、高頻電纜、高頻接頭組成，其典型結構見圖1-5所示。
線圈是探頭的核心，它是整個傳感器系統(tǒng)的敏感元件，線圈的物理尺寸和電氣參數(shù)決定傳感器系統(tǒng)的線性量程以及探頭的電氣參數(shù)穩(wěn)定性。
探頭頭部采用耐高低溫的pps工程塑料，通過“二次注塑”工藝將線圈密封其中。這項技術增強了探頭頭部的強度和密封性，在惡劣環(huán)境中可以保護頭部線圈可靠工作。頭部直徑取決于其內部線圈直徑，由于線圈直徑取決傳感器系統(tǒng)的基本性能——線性量程，因此我們通常用頭部直徑來分類和表征各型號探頭，一般情況傳感器系統(tǒng)的線性量程大致是探頭頭部直徑的1/2-1/4。我們?yōu)閐f3100系列設計了φ5、φ8、φ11、φ25、φ50五種標準直徑的頭部體，也可生產其它規(guī)格的頭部體。
探頭殼體用于支撐探頭頭部，并作為探頭安裝時的裝夾結構。殼體采用不銹鋼制成，一般上面刻有標準螺紋，并備有鎖緊螺母。為了能適應不同的應用和安裝場合，探頭殼體具有不同的形式和不同的螺紋及尺寸規(guī)格.
高頻電纜是用于連接探頭頭部到前置器（有時中間帶有延伸電纜轉接），這種電纜是用氟塑料絕緣的射頻同軸電纜，通常電纜長度有0.5m、1m、5m、9m四種選擇，當選擇0.5m和1m時必須用延伸電纜以保證系統(tǒng)的總的電纜長度為5m或9m，至于選擇5m還是9m應該是考慮能滿足將前置器安裝在設備機組的同一側來決定。根據(jù)探頭的應用場合和安裝環(huán)境，探頭所帶電纜可以配有不銹鋼軟管鎧裝（可選擇），以保護電纜不易被損壞，對于安裝現(xiàn)場安裝探頭電纜無管道布置的情況，應該選擇鎧裝。
探頭電纜接頭是符合美國軍用規(guī)范mil-c-39012的高頻同軸接頭。
探頭整體各部件通過機械變形連接，在惡劣環(huán)境中可以保證探頭的穩(wěn)定性和可靠性。