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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＝M1241

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