电涡流厚度测量

低频透射式测厚的基本结构

低频透射式电涡流传感器由发射线圈 $L_1$ 和接收线圈 $L_2$ 组成，二者分置被测金属板 $M$ 的两侧。低频电压 $u$ 加在发射线圈 $L_1$ 上，在周围产生交变磁场。

测厚原理

当 $L_1$ 与 $L_2$ 之间没有被测金属板时，交变磁场直接穿过接收线圈 $L_2$，在其中产生交变电势 $E$。当 $L_1$ 与 $L_2$ 之间放入金属板 $M$ 后，交变磁场在板内感应出涡流，涡流消耗部分磁场能量，使到达接收线圈的磁场减弱，$E$ 减小。

金属板厚度 $t$ 越大，板内涡流损耗的能量越多，穿过板到达 $L_2$ 的磁场越弱，$E$ 越小。因此，在发射电压、频率、线圈结构和材料一定的条件下，$E$ 的大小可间接反映金属板厚度 $t$，实现测厚。

电势与厚度的关系

在平面厚导体近似下，且发射电压、频率、线圈几何和材料一定的条件下，理论分析给出接收线圈电势 $E$ 随被测金属板厚度 $t$ 增大而按指数规律单调减小，可表示为

其中 $t$ 为被测金属板厚度（单位：m），$Q_s$ 为涡流渗透深度（单位：m）。该指数透射模型须限定平面厚导体近似、频率、材料及线圈几何；对于有限板边界或需考虑相位的情形，传递关系可能改变，不能视为任意薄板低频下的精确通式。

影响因素与误差

被测物 $M$ 中涡流的大小不仅取决于厚度 $t$，还与材料的电阻率 $\rho$ 有关。电阻率 $\rho$ 受材料种类和温度影响：材料不同或温度变化时，$\rho$ 改变，涡流大小随之改变，即使厚度相同，$E$ 也会不同，由此引起测量误差。因此，低频透射式测厚适用于材料已知且温度相对稳定的场合；若材料或温度变化，需考虑补偿或标定。

应用形式

电涡流传感器可无接触地测量金属板厚度及非金属板的镀层厚度。测量方式分为两类：

• 单侧测量：传感器置于被测板一侧，依据传感器到板的距离或等效阻抗变化推算厚度相关信息。
• 双侧测量：传感器分置被测板两侧，标注板厚 $t$、传感器间距 $D$ 及位置参数 $x_1$、$x_2$，通过间距与位置关系确定板厚。

低频透射式属于双侧测量结构，发射线圈与接收线圈分别位于被测板两侧，但其测厚依据是透射磁场幅值随板厚增大而减小的透射幅值关系，并非由两只位移探头相减的几何测厚，两侧结构本身不提供间距 $D$ 与位置参数 $x_1$、$x_2$ 的读数。