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做切割磁力线运动时，导体内将产生呈涡旋状的感应电流，此电流叫做电涡流，以上现象称为电涡流效应。

根据电涡流效应制成的传感器称为电涡流式传感器。按照电涡流在导体内的贯穿情况，此传感器可分为高频反射式和低频透射式两类，但从基本工作原理上来说仍是相似的。电涡流式传感器最大的特点是能对位移、厚度、表面温度、速度、应力、材料损伤等进行非接触式连续测量，另外还具有体积小、灵敏度高、频率响应宽等特点，应用极其广泛。

如图3－13所示，金属板置于一只线圈的附近，它们之间相互的间距为 x ，当传感器线圈通以正弦交变电流 i ₁ 时，线圈周围空间必然产生正弦交变磁场 H ₁ ，金属板在此交变磁场中会产生感应电流 i ₂ ，这种电流在金属体内是闭合的，所以称之为“涡电流”或“涡流”。 i ₂ 又产生新的交变磁场 H ₂ 。根据愣次定律， H ₂ 的作用将反抗原磁场 H ₁ ，导致传感器线圈的等效阻抗发生变化。由上可知，线圈阻抗的变化完全取决于被测金属导体的电涡流效应。而电涡流效应既与被测体的电阻率 ρ 、磁导率 μ 以及几何形状有关，又与线圈几何参数、线圈中激磁电流频率有关，还与线圈及导体间的距离 x 有关。因此，传感器线圈受电涡流影响时的等效阻抗 Z 的函数关系式为

若改变其中的某两项参数，而固定其他参数不变，就可根据涡流的变化测量该参数。图3－14为电涡流式传感器的等效电路。

由基尔霍夫定律，可列出电压平衡方程为

求解方程得

由此可以求得线圈受金属导体影响后的等效阻抗为

线圈的等效电阻及等效电感为

由此可见，由于涡流的影响，线圈阻抗的实数部分增大，虚数部分减小，因此线圈的品质因数 Q 下降。

式中： Q ₀ ＝ 为无涡流影响时的 Q 值； Z ₂ ＝ 为短路环的阻抗。

Q 值的下降是由于涡流损耗所引起的，并与金属材料的导电性和距离 x 有关。当金属材料是磁性材料时，影响 Q 值的还有迟滞损耗与磁性材料对等效电感的作用。

由式（3－64）可知，线圈－金属导体的阻抗、电感和品质因数都是该系统互感系数平方的函数。而互感系数又是距离 x 的非线性函数，因此当构成电涡流式位移传感器时， Z ＝ f ₁ （ x ）， L ＝ f ₂ （ x ）， Q ＝ f ₃ （ x ）都是非线性函数。但在一定范围内，可以将这些函数近似地用线性函数来表示，于是在该范围内通过测量 Z 、 L 或 Q 的变化就可以线性地获得位移的变化。 OSRr2o87z6wtl0nO77FJXKpqi62mRKqCY8SvXlaj2TZKmvpALfVxGjfFstIJw36D