生产工件加工定位

在机加工自动线上，可以使用电涡流式接近开关进行工件的加工定位，如图4－15所示。当传送机构将待加工的金属工件运送到靠近减速接近开关的位置时，该接近开关发出减速信号，传送机构减速以提高定位精度。当工件到达定位接近开关位置时，定位开关发出动作信号，使传送机构停止运行，加工刀具就可对工件进行加工。

图4－15 工件的定位

（a）工作简图；（b）工作原理框图；（c）特性曲线1—加工机床；2—刀具；3—工件 （导电体）；4—加工位置；5—减速接近开关；6—定位接近开关；7—传送机构；8—位置控制—计数器

定位精确度主要依赖于接近开关的性能指标，如 “重复定位精度”“动作滞差”等。可调整定位接近开关的安装位置，使每一只工件均准确地停在加工位置。从图4－15（b）可知该接近开关的工作原理。当金属导体靠近电涡流线圈时，随着金属表面电涡流的增大，电涡流线圈的品质因素越来越低，其输出电压也越来越低（甚至有可能停振，使Uo1＝0）。将Uo1与基准电压UR比较，当Uo1＜UR时，比较器翻转，输出高电平，报警器（LED）报警闪亮，执行机构动作 （传送机构电动机停转）。

知识拓展

电涡流传感器互换性

1.定义

传感器的互换性是指传感器的组件、部件或传感器整体互相替换而保持其性能不变的能力。普通变间隙式电涡流传感器是由被测体、探头、前置器组成，如图4－16所示。在一定范围内，传感器的输入电压随着探头与被测件的间隙不同而线性变化，其输出特性为

U（x）＝Ax＋B

式中 A——传感器的灵敏度；

B——截距；

x——被测体与探头的间隙。

电涡流传感器的互换性包括探头对前置器的互换、前置器对探头的互换、探头和前置器的互换、整套传感器的互换四个部分。

2.测量线路的改进图

图4－17所示为早期电涡流传感器的电路图，主要由三极管自激振荡器、检波器、放大器构成。传感器的线圈与电容组成LC并联谐振回路，其阻抗Z随着探头与被测件的间隙而变大，在振荡器的激励下，由输出电压的变化来表示间隙x的变化，即

图4－16 电涡流传感器

图4－17 早期电涡流传感器的电路

U（x）＝I·F（Z）＋B

该电路的调整参数较多，而这些参数中有一些是互相影响、互相制约的。为此，将电路改进为如图4－18所示的电路。

图4－18 电涡流传感器改进后的电路

改进后的电路有以下特点：

①采用了较先进的电路手段，如集成电路稳频稳幅振荡器等，使电路的性能有所改进。

②改进后的电路结构，使得电路上几个参数可以彼此独立地计算和控制，便于实现对互换性的控制。

先导案例解决

我国于1981年开始使用图4－19所示的出入口检测系统。该安全检测门的原理框图如图4－20所示。L11、L12为发射线圈，均用环氧树脂浇灌、密封在门框内。10k Hz音频信号通过L11、L12在线圈周围产生同频率的交变磁场。L11、L12实际上分成6个扁平线圈，分布在门两侧的上、中、下部位，形成6个探测区。

图4－19 电涡流式通道安全检查门简图

1—指示灯；2—隐蔽的金属导体；3—内藏式电涡流线圈；4—X光及中子探测器处理系统；5—液晶彩色显示屏

因为L11、L12与L21、L22互相垂直，呈电气正交状态，无磁路交链，所以Uo＝0。在有金属物体通L11、L12形成的交变磁场H2时，交变磁场会在该金属导体表面产生电涡流。电涡流也将产生一个新的微弱磁场H2。H2的相位与金属导体位置、大小等有关，但与L21、L22不再正交，因此可以在L21、L22中感应出电压。计算机根据感应出电压的大小、相位来判定金属物体的大小。

由于个人携带的日常用品，如皮带扣、钥匙串、眼镜架、戒指，甚至断腿中的钢钉等也会引起误报警，因此计算机还要进行复杂的逻辑判断，才能获得既灵敏又可靠、准确的效果。

目前多在安检门的侧面安装一台 “软X光”扫描仪。当发现疑点时，可启动对人体、胶卷无害的低能量狭窄扇面X射线，进行断面扫描。用软件处理的方法，合成完整的光学图像，如图4－19右边显示器上的示意图。

在更严格的安检中，还在安检门的侧面安置能量微弱的中子发射管，对可疑对象开启该装置，让中子穿过密封的行李包，利用质谱仪来计算出行李物品的含氮量，以及碳、氢的精确比例，从而判定是否为爆炸品 （氮含量较大）。计算其他化学元素的比例，还可以确认毒品和其他物质。

图4－20 电涡流式通道安全检查门的原理框图