第1章 概述 1
1.1 内容简介 1
1.2 电涡流现象 1
1.3 电涡流应用 2
1.3.1 电涡流加热技术 3
1.3.2 电涡流检测技术 4
1.4 电涡流技术发展趋势 4
1.4.1 感应加热 4
1.4.2 电涡流检测 5
第一部分 电涡流理论知识 9
第2章 电磁场基础理论知识 9
2.1 静电场基本理论 9
2.1.1 电荷守恒定律 9
2.1.2 库仑定律 9
2.1.3 电场强度 10
2.1.4 静电场的高斯定理 10
2.1.5 静电场的环路定理 10
2.1.6 静电场与物质的相互作用 11
2.1.7 边界条件 11
2.1.8 稳恒电流的连续方程与欧姆定律 11
2.2 稳恒电磁场基本理论 12
2.2.1 磁场 12
2.2.2 毕奥-萨伐尔定律 14
2.2.3 磁场的高斯定理 15
2.2.4 稳恒磁场的安培环路定律 15
2.2.5 磁感应强度的散度和旋度 16
2.2.6 磁场与物质的相互作用 17
2.2.7 边界条件 18
2.2.8 电磁感应与法拉第定理 19
2.2.9 几个磁感应强度例子 20
2.3 时变电磁场 25
2.3.1 变化电磁场的规律 25
2.3.2 法拉第电磁感应定律 26
2.3.3 位移电流定律 28
2.3.4 麦克斯韦方程组 29
2.4 磁场的能量 31
2.4.1 磁能 31
2.4.2 坡印廷定理和坡印廷矢量 33
2.5 椭圆积分函数 35
2.5.1 均匀圆环电荷的电势 35
2.5.2 椭圆环电流中心的磁感应强度 36
2.5.3 椭圆积分的种类 37
第3章 电涡流效应 40
3.1 互感 40
3.1.1 互感现象 40
3.1.2 互感系数 40
3.1.3 证明M21＝M12 41
3.2 自感 44
3.2.1 自感现象 44
3.2.2 自感系数与自感电动势 45
3.3 圆柱导体高频趋肤效应 54
3.3.1 高频趋肤现象 54
3.3.2 圆柱导体趋肤效应 55
3.3.3 三类媒质 57
3.3.4 降低趋肤效应的方法 59
3.4 平面导体内的电流纵向分布 61
3.5 平面导体内的电流径向分布 64
3.6 电涡流损耗功率 68
第二部分 电涡流热效应 73
第4章 电磁感应加热 73
4.1 电磁感应加热 73
4.1.1 电磁感应加热简介 73
4.1.2 电磁感应加热的发展历史 73
4.1.3 电磁感应加热的工作原理 75
4.1.4 电磁感应加热技术发展趋势 77
4.2 电磁感应加热频率、功率 78
4.2.1 电阻率和相对磁导率 78
4.2.2 电磁感应加热频率 80
4.2.3 电磁感应加热功率 83
4.3 电磁感应线圈的设计与制作 84
4.3.1 线圈设计的基本原理 85
4.3.2 基本线圈的设计 86
4.3.3 常用线圈的变形设计 87
4.3.4 电磁感应线圈的截面对电磁感应加热的影响 88
4.3.5 电磁感应线圈截面尺寸的选择 90
4.3.6 电磁感应线圈的制作 91
4.3.7 输出电源线 95
4.4 温度测量 96
4.4.1 接触式测温 96
4.4.2 非接触式测温 109
第5章 电磁感应加热电源 115
5.1 电磁感应加热 115
5.1.1 感应加热电源发展历程 115
5.1.2 负载电路及其特性 116
5.1.3 电磁感应加热系统槽路 117
5.2 电磁感应加热系统 118
5.2.1 系统整体结构框图 118
5.2.2 EMI滤波器电路 119
5.2.3 整流滤波电路 120
5.2.4 主谐振回路 122
5.2.5 控制电路 126
5.2.6 驱动电路 127
5.2.7 隔离电路 129
5.2.8 工作电源电路 130
5.3 串并联电磁感应加热电源逆变电路 131
5.3.1 串联谐振逆变电路 131
5.3.2 串联谐振逆变器的常用功率调节方法 136
5.3.3 并联谐振电路 138
5.3.4 调节电容器 141
5.3.5 串并联谐振电路的比较 142
第6章 电磁感应加热应用 144
6.1 电磁炉 144
6.1.1 电磁加热原理 144
6.1.2 电磁炉组成 145
6.1.3 特殊零件简介 146
6.1.4 电磁炉电路框图 148
6.1.5 单元电路 150
6.2 电磁感应熔炼炉 157
6.2.1 电磁感应熔炼炉发展历程 157
6.2.2 电磁感应熔炼炉的特点 158
6.2.3 中频电磁感应熔炼炉加热的原理 160
6.2.4 中频电磁感应熔炼炉的结构 161
6.2.5 中频电磁感应熔炼炉节能途径 165
6.2.6 温度测量 167
6.2.7 真空感应熔炼炉放电的危害 168
6.3 半导体区熔 168
6.3.1 区熔简介 168
6.3.2 区熔法制备单晶硅原理 169
6.3.3 悬浮区熔法 173
6.3.4 悬浮区熔单晶炉 175
6.3.5 晶体生长炉电气控制柜和中频加热电源 182
6.3.6 硅太阳能电池的制造 184
6.4 注塑 185
6.4.1 注塑机能耗 185
6.4.2 电磁感应加热系统工作原理 188
6.4.3 电磁感应加热器电路 190
6.4.4 节能效果 194
6.4.5 注塑机设计 194
6.5 钢件表面淬火 198
6.5.1 工件材料 198
6.5.2 金属材料的原始组织状态 199
6.5.3 奥氏体化温度 200
6.5.4 特征要求 202
6.5.5 设备的频率和功率密度选择 203
6.5.6 双频感应加热淬火 204
6.5.7 感应渗碳技术 205
6.5.8 高频脉冲感应加热表面淬火 206
6.6 变压器铁芯 206
6.6.1 变压器的构造 207
6.6.2 变压器的参数 208
6.6.3 变压器的损耗分类 208
6.6.4 电涡流损耗计算 209
6.7 电磁缓速制动器 216
6.7.1 辅助制动系统 216
6.7.2 电涡流缓速器优缺点 216
6.7.3 电涡流缓速器结构 217
6.7.4 电涡流缓速器工作原理 219
6.7.5 电涡流缓速器参数计算 219
第三部分 电涡流传感器 229
第7章 电涡流传感器概念 229
7.1 电涡流传感器简介 229
7.1.1 传感器概念 229
7.1.2 传感器定义 230
7.1.3 电涡流传感器 231
7.1.4 电涡流传感器发展趋势 232
7.2 测量的基本知识 233
7.2.1 电子测量定义 233
7.2.2 测量方法 234
7.2.3 测量误差 235
7.2.4 电测技术中的干扰及抑制措施 236
7.3 传感器特性 237
7.3.1 传感器的静态特性 238
7.3.2 传感器的动态特性 245
7.4 电涡流传感器的工作原理和结构形式 254
7.4.1 电涡流传感器的工作原理 254
7.4.2 电涡流传感器的结构形式 255
7.4.3 延伸电缆 258
7.4.4 前置器 258
7.5 电涡流传感器线圈的形状和大小 260
7.6 电涡流传感器线圈的交流电阻 263
7.7 电涡流传感器的阻抗特性 266
7.7.1 电涡流传感器空载时的阻抗特性 266
7.7.2 电涡流传感器一次阻抗特性 267
7.7.3 电涡流传感器二次阻抗特性 270
7.8 电涡流阻抗分析 272
7.8.1 阻抗平面图 272
7.8.2 阻抗归一化 273
7.8.3 有效磁导率 273
7.8.4 特征频率 274
7.8.5 电涡流检测相似律 275
7.8.6 穿过式线圈阻抗分析 275
7.8.7 影响线圈阻抗的因素 276
7.9 电涡流检测新技术 279
7.9.1 多频检测技术 279
7.9.2 远场电涡流检测技术 279
7.9.3 阵列涡流传感器技术 281
7.9.4 脉冲电涡流检测技术 284
7.9.5 磁光／涡流成像检测技术 287
7.9.6 深层电涡流技术 287
第8章 测量电路 289
8.1 恒定频率调幅电路 289
8.2 变频调幅电路 294
8.3 调频电路 298
8.4 电桥电路 302
8.5 反馈放大电路 306
8.6 显示仪表 307
第9章 电涡流传感器的使用 319
9.1 电涡流传感器的校准 319
9.1.1 校准的意义 319
9.1.2 校准设备 320
9.1.3 静态校准 320
9.1.4 校验步骤 323
9.2 电涡流传感器实验 324
9.2.1 电涡流传感器实验介绍 324
9.2.2 电涡流传感器实验项目 327
9.3 电涡流传感器温度漂移 329
9.3.1 电涡流传感器温度漂移的主要原因 329
9.3.2 温漂补偿 329
9.4 常规电涡流传感器设计 331
9.4.1 总体设计方案 332
9.4.2 电涡流传感器测量电路 332
9.4.3 电涡流传感器线圈尺寸 340
9.5 超薄平面结构电涡流传感器设计 342
9.5.1 超薄电涡流传感器介绍 342
9.5.2 超薄电涡流传感器一些参数 343
9.5.3 探头制作 345
9.6 传感器的使用 346
9.6.1 被测体形状的影响 346
9.6.2 被测体材料的影响 347
9.6.3 传感器在被测体中安装的影响 348
第10章 电涡流检测技术的应用 351
10.1 位移测量 351
10.1.1 位移测量在生产方面的应用 351
10.1.2 尺寸及形位测量 354
10.1.3 非铁磁金属被测物体材料 355
10.1.4 电涡流位移传感器技术指标 355
10.2 厚度测量 356
10.2.1 高频反射式涡流测厚仪 356
10.2.2 低频透射式涡流测厚仪 357
10.2.3 电涡流式膜厚检测电路 359
10.3 压力和力的测量 362
10.4 振动测量 364
10.4.1 振动测量简介 364
10.4.2 电涡流振动传感器 365
10.4.3 电涡流振动传感器测量时的安装要求 366
10.5 转速测量 368
10.5.1 转速测量方法 368
10.5.2 电涡流转速传感器技术指标 368
10.5.3 电涡流转速传感器特点 369
10.6 电导率测量 370
10.7 温度测量 371
10.8 硬度测量 373
10.9 电涡流探伤 374
10.9.1 电涡流探伤简介 374
10.9.2 金属管材探伤 376
10.9.3 金属棒材、线材和丝材探伤 377
10.9.4 结构件疲劳裂纹探伤 377
参考文献 379