趋肤效应

定义

根据法拉第电磁感应定律，块状金属导体置于变化的磁场中，或在磁场中作切割磁力线运动时，通过导体的磁通发生变化，产生感应电动势，该电动势在导体表面形成自行闭合的电流，状似水中的涡流，称为电涡流。高频下电涡流主要集中在金属导体的表面，这一现象称为趋肤效应。

渗透深度

电涡流在金属导体内的渗透深度用 h 表示，其表达式为

式中 ρ 为被测体的电阻率，单位为 Ω·m；μ₀ 为真空磁导率；μ_r 为被测金属体的相对磁导率；f 为线圈中励磁电流的频率，单位为 Hz；h 为电涡流的深度，单位为 m。

由该式可见，频率 f 越高，电涡流渗透的深度 h 就越浅，趋肤效应越明显。渗透深度还与电阻率 ρ 的平方根成正比、与磁导率 μ₀μ_r 的平方根成反比：电阻率越大或磁导率越小，渗透越深。

按频率分类

根据电涡流在导体内的贯穿情况和激励信号频率高低，可以将电涡流电感式传感器分为两类：

• 高频反射式：激励频率高，渗透深度浅，电涡流集中在导体表面，适用于非接触式位移测量。
• 低频透射式：激励频率低，渗透深度较深，适用于金属板厚度测量。

适用范围

上述渗透深度公式及“频率越高渗透越浅”的规律，适用于交变磁场在金属导体中感生电涡流的情形，且以导体电阻率、磁导率等参数在给定条件下视为常量为前提。