6、涡电流传感器温度特性的实验研究

涡电流传感器温度特性的实验研究

研究背景与目的

在实际应用中，涡电流传感器的参数不仅反映了探头与被测导体之间的距离，还反映了包括电感（L）和电阻（R）在内的线圈参数变化。然而，这些参数与环境温度和距离密切相关，例如航空发动机涡轮盘处的温度超过 1000 °C。因此，探究传感器参数与环境温度之间的关系至关重要。

目前，已有一些关于涡电流传感器在低温环境下线圈特性随温度变化的研究，以及传感器线圈电感、电阻和品质因数随环境温度变化的研究。研究表明，在 0 °C 至 500 °C 范围内，高频激励对传感器电感几乎无影响，但线圈电阻随温度升高显著增加，进而影响线圈品质因数 Q，最终导致输出电压随温度漂移，这使得涡电流传感器在航空发动机高温环境中的应用充满挑战。

此外，多功能传感器是当前传感器研究的热点，它能同时测量两个或多个参数，相比多个单一传感器，在测量相同参数时占用空间更小。在航空航天领域，为了准确全面地了解物体参数变化以进行进一步控制，通常需要测量多个物理量。铂电阻因其测量范围广、精度高、性能稳定和重复性好等优点，被广泛应用于温度测量，目前使用的铂热电偶最高可测量 2000 °C 的温度。因此，由铂制成的涡电流传感器也可用于温度测量，但目前关于铂制涡电流传感器温度测量应用的研究还不够充分。

基于相关研究，本文旨在通过实验进一步研究涡电流传感器在高温下的稳定性，探究其电感和电阻随温度的变化情况，并探索该涡电流传感器是否可作为同时测量温度和距离的多功能传感器。

原理与传感器

涡电流测量原理

传感器的主要部件是电感线圈，它可以是三维螺旋线圈或二维平面线圈。当线圈被高频交流信号激励时，会产生变化的磁场。当