电涡流传感器能静态和动态地非接触、高线性度、高分辨力地测量被测金属导体距探头表面的距离。它是一种非接触的线性化计量工具。电涡流传感器能准确测量被测体(必须是金属导体)与探头端面之间静态和动态的相对位移变化。电涡流传感.器以其长期工作可靠性好、测量范围宽、灵敏度高、分辨率高、响应速度快、抗干扰力强、不受油污等介质的影响、结构简单等优点。其构成如下图3-1所示。
图3-1 传感器组成框图
根据组成框图，具体说明各个组成部分的材料:
(1)敏感元件:它是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。
转换元件:敏感元件的输出就是他的输入，它把输入转换成电路参数。
(3)转换电路:将上述电路参数接入转换电路，便可转换成电量输出。
3.2电涡流传感器的工作原理
根据法拉第电磁感应定律，当传感器探头线圈通以正弦交变电流i时，线圈周围空间必然产生正弦交变磁场H1，它使置于此磁场中的被测金属导体表面产生感应电流，即电涡流，
如图3-2中所示。与此同时，电涡流i又产生新的交变磁场H2;H2与H1方向相反，并力图削弱H1,从而导致探头线圈的等效电阻相应地发生变化。其变化程度取决于被测金属导体的电阻率ρ，磁导率μ，线圈与金属导体的距离x，以及线圈激励电流的频率f等参数。如果只改变上述参数中的一个，而其余参数保持不变，则阻抗Z就成为这个变化参数的单值函数，从而确定该参数的大小。
电涡流传感器的工作原理，如图3-2所示:
图3-2 电涡流传感器工作原理图
3.3电涡流传感器等效电路分析  为了便于分析，把被测金属导体上形成的电涡流等效成一个短路环中的电流，这样就可以得到如图3-3所示的等效电路。
图3-3 电涡流传感器等效电路图
图中R1，L1为传感器探头线圈的电阻和电感，短路环可以认为是一匝短路线圈，其中R2，L2为被测导体的电阻和电感。探头线圈和导体之间存在一个互感M，它随线圈与导体间距离的减小而增大。U1为激励电压，根据基尔霍夫电压平衡方程式，上图等效电路的平衡方程式如下: 
求得I1,I2的表达式以后，可得到传感器线圈的等效阻抗，从而进一步得到探头线圈的等效电阻和电感，最后可以将探头线圈的等效阻抗Z表示成如下的一个简单地函数关系Z = F（x，μ，ρ，f）①，其中，x为检测距离；μ为被测体磁导率；ρ为被测体的电阻率；f为线圈中激励电流频率。所以当改变其中一个量时，就可以通过测量△Z的值来间接测量位移的大小。
3.4 软件系统设计 本次设计的原理主要是用电感的变化模拟位移的变化即用可调电感L2代替电涡流传感器，用振荡电路提供振荡电流并通过LC滤波电路进行整流滤波，实现位移—阻抗—电量的转换过程，具体方法是采用谐振法是将传感器线圈的等效电感的变化转换为电压或电流的变化，传感器线圈与电容并联组成LC并联谐振回路，其谐振频率为，fo=1/√（2π(LC)）谐振时回路的等效阻抗最大，Z=L/RC，其中R为谐振回路等效电阻。当线圈电感L发生变化时，回路的等效阻抗与谐振频率都将随L的变化为变化，因此可以利用测量回路阻抗的方法或测量回路谐振频率的方法间接测出传感器的被测值。
调频式电路是通过测量谐振频率的变化来进行测量，其结构简单，便于遥测和数字显示，而调幅式电路是通过测量等效阻抗的变化来进行测量，谐振法的测量原理，如图3-4所示，系统整体仿真截图如图3-5所示。
图3-4调幅式谐振原理图
由图中可以看出，本设计的整个电路分为两个模块：振荡电路模块与LC滤波电路模块它们的等效电路图如图3-5，3-6所示。
图3-5振荡等效电路图
在振荡电路中，振荡频率可以通过改变电感L的值来调整。f≈1/2π√（LC∑）其中 C∑=(C’1C’2C3)/(C’1C’2+C’2C3+C’1C3)+C4,其中C’1=C1+C0 ，C’2=C2+C1，当C3＜＜C1及C3＜＜C2时振荡频率f≈1/2π√（L（C3+C4））。② 
图3-6 LC滤波等效电路图 在LC滤波电路中，振荡信号通过整容滤波后输出直流分量。 4 系统的仿真 4.1仿真结果 仿真结果如图4-1所示，由图可知，系统将位移的变化（电感的变化）转换为了电压的变化，通过测量图中振荡信号的周期算出振荡信号的频率，通过公式②算出电感L的变化，在通过公式①算出相应位移的变化。
图4-1 LC仿真结果
4.2仿真结果分析 从仿真结果中提取振荡信号的周期如图4-2所示（手动拖动可变电感来模拟电感变化，本次模拟量为50% 即100mH），周期T为2×3.125=6.25ms，从而推出频率为160HZ，带入公式f≈1/2π√（L（C3+C4））②中得到电感的值为98.9mH与预期结果误差为1.1%，在所预计的误差范围之内，通过Z = F（x，μ，ρ，f）的函数关系即可间接求出位移的变化。 
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