線圈-導體系統產生的電渦流密度既是線圈與導體間距離x的函數,又是沿線圈半徑方向r的函數。當x一定時,電渦流密度J與半徑r的關系曲線如圖9-22。由圖(圖中J0為金屬導體表面電渦流密度,即電渦流密度最大值;Jx為半徑r處的金屬導體表面電渦流密度)可知:a.電渦流徑向形成的范圍大約在傳感器線圈外徑ras的1.8~2.5倍范圍內,且分布不均;b.電渦流密度在短路半徑r=0處為零;c.電渦流的最大值在r=ras附近的一個狹窄區域內;d.可以用一個平均半徑為ras(ras=(ri+ra)/2)的短路環來集中表示分散的電渦流(圖中陰影部分)
2. 電渦流強度與距離的關系
理論分析和實驗都已證明,當x改變時,電渦流密度發生變化,即電渦流強度隨距離x的變化而變化。根據線圈-導體系統的電磁作用,可以得到金屬導體表面的電渦流強度為(如圖)
根據9-43做出的歸一化曲線如圖9-23所示。
以上分析表明:a.電渦流強度與距離呈非線性關系,且隨著x/ras的增強而迅速減小;b.當利用電渦流式傳感器測量位移時,只有在x/ras<<1(一般取0.05~0.15)的范圍才能得到較好的線性和較高的靈敏度。
3. 電渦流的軸向貫穿深度
由于趨膚效應,電渦流沿金屬導體縱向的H1分布式不勻均的,其分布按指數規律衰減,可用下圖中式子表示:
圖9-24所示電渦流密度軸向分布曲線。由圖可見,電渦流密度主要分布在表面附近。
由前面分析可知,被測體電阻率越大,相對磁導率越大,傳感器線圈的激磁電流頻率低,則電渦流貫穿深度h越大。