電渦流式傳感器

1、電渦流傳感器 世界上第一支電渦流傳感器是由美國(guó)人于1954年研制出并用于工業(yè)生產(chǎn)的，可以實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量、能夠直接測(cè)量轉(zhuǎn)軸等物體的振動(dòng)，并且具有靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)、響應(yīng)速度快、不受油水介質(zhì)影響、長(zhǎng)期工作穩(wěn)定可靠等諸多優(yōu)點(diǎn)，多年來(lái)一直是大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)測(cè)量，軸向位移測(cè)量的首選。 線圈置于金屬導(dǎo)體附近：線圈置于金屬導(dǎo)體附近： 線圈中通以高頻信號(hào)線圈中通以高頻信號(hào) i1 正弦交變磁場(chǎng)正弦交變磁場(chǎng) H1 金屬導(dǎo)體內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生渦流金屬導(dǎo)體內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生渦流 渦流產(chǎn)生電磁場(chǎng)渦流產(chǎn)生電磁場(chǎng) 反作用于線圈反作用于線圈 ,改變了電感改變了電感 電感變化程度取于線電感變化程度取于線圈圈L的外形尺寸，線圈的外形尺寸，線

2、圈L至金屬板之間的距離至金屬板之間的距離，金屬板材料的電阻，金屬板材料的電阻率和磁導(dǎo)率率和磁導(dǎo)率 以及信號(hào)以及信號(hào)的頻率等的頻率等 等效電路等效電路電感電感L2表示金屬板對(duì)渦流呈現(xiàn)的電感效應(yīng)表示金屬板對(duì)渦流呈現(xiàn)的電感效應(yīng)電阻電阻R2表示在金屬板上的渦流損耗表示在金屬板上的渦流損耗互感系數(shù)互感系數(shù)M表示表示L1與原線圈與原線圈L2之間的相互作用之間的相互作用R1為原線圈為原線圈L的損耗電阻的損耗電阻定頻測(cè)距電路定頻測(cè)距電路 將將Lx的關(guān)系轉(zhuǎn)換成的關(guān)系轉(zhuǎn)換成Ux的關(guān)系。的關(guān)系。通過(guò)檢波電壓通過(guò)檢波電壓U的測(cè)量，就可以確定距離的測(cè)量，就可以確定距離x的大小。的大小。這里這里Ux，曲線與金屬板電阻率的

3、變化無(wú)關(guān)。，曲線與金屬板電阻率的變化無(wú)關(guān)。 調(diào)頻測(cè)距電路調(diào)頻測(cè)距電路 當(dāng)傳感器線圈與被測(cè)物體間的距離當(dāng)傳感器線圈與被測(cè)物體間的距離x變化時(shí)，變化時(shí)，引起線圈的電感量引起線圈的電感量L發(fā)生變化，從而使振蕩器的頻率改變，發(fā)生變化，從而使振蕩器的頻率改變，然后通過(guò)鑒頻器將頻率變化再變成電壓輸出。然后通過(guò)鑒頻器將頻率變化再變成電壓輸出。 低頻透射式渦流傳感器低頻透射式渦流傳感器測(cè)厚的依據(jù)測(cè)厚的依據(jù): E的大小間接反映了的大小間接反映了M的厚度的厚度t系統(tǒng)組成傳感器的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)組成傳感器的結(jié)構(gòu) 線圈 框架 3框架襯套4 支架 5電纜 6插頭被測(cè)體尺寸與材料的影響1.被測(cè)物體表面尺寸的影響： 被測(cè)表面為平面

4、時(shí)以正對(duì)探頭中心線為中點(diǎn)，被測(cè)面直徑應(yīng)該大于探頭直徑的1.5倍以上。被測(cè)體為圓軸并且探頭中心線與軸心線相交時(shí)，要求被測(cè)軸的直徑為探頭直徑的3倍以上。2.被測(cè)物體厚度影響3.被測(cè)物體表面加工狀況影響： 不規(guī)則的表面會(huì)給實(shí)際測(cè)量造成附加誤差，特別是振動(dòng)測(cè)量，附加誤差與實(shí)際誤差疊加很難分離。4.被測(cè)體材料的影響。5.被測(cè)體表面殘磁效應(yīng)的影響6.被測(cè)體表面鍍層的影響探頭的安裝相鄰干擾安裝時(shí)注意探頭距離不能太近，否則探頭之間會(huì)相互干擾，在輸出信號(hào)上疊加兩探頭的差頻信號(hào)，造成測(cè)量結(jié)果失真，稱為相鄰干擾。探頭之間的最小距離2.探頭與安裝面的距離探頭頭部與安裝面的距離探頭頭部發(fā)射的磁場(chǎng)在徑向和軸向都有一定擴(kuò)散

5、。在安裝時(shí)要考慮安裝面金屬導(dǎo)體材料的影響，保證頭部與安裝面不小于一定距離，工程塑料頭部體要完全露出安裝面，否則要加工成平頂?shù)谆虻菇恰?.探頭安裝支架選擇安裝測(cè)量是被測(cè)體相對(duì)于探頭端面的相對(duì)值，因此探頭必須牢牢固定在基座上，通常需要用安裝支架來(lái)固定探頭。電渦流傳感器的應(yīng)用(a) 汽輪機(jī)主軸的軸向位移測(cè)量示意圖(b) 換向閥的位移測(cè)量示意圖(c) 金屬試件的熱膨脹系數(shù)測(cè)量示意圖 2 振幅測(cè)量振幅測(cè)量(a)汽輪機(jī)和空氣壓縮機(jī)常用的監(jiān)控主軸的徑向振動(dòng)的示意圖汽輪機(jī)和空氣壓縮機(jī)常用的監(jiān)控主軸的徑向振動(dòng)的示意圖(b)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片的振幅的示意圖測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片的振幅的示意圖(c) 通常使用數(shù)個(gè)傳感器

6、探頭并排地安置在軸附近通常使用數(shù)個(gè)傳感器探頭并排地安置在軸附近3 3厚度測(cè)量厚度測(cè)量 電渦流式厚度計(jì)的測(cè)量原理圖電渦流式厚度計(jì)的測(cè)量原理圖 4 4轉(zhuǎn)速測(cè)量轉(zhuǎn)速測(cè)量旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)最明顯的特征是振動(dòng)頻率與轉(zhuǎn)速有明顯關(guān)系，因此，從分析振動(dòng)信號(hào)掌握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)來(lái)看，準(zhǔn)確測(cè)量旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速有重要意義。60nfN f頻率值頻率值(Hz)； n旋轉(zhuǎn)體的槽旋轉(zhuǎn)體的槽(齒齒)數(shù)；數(shù)； N被測(cè)軸的轉(zhuǎn)速被測(cè)軸的轉(zhuǎn)速(rmin)。 轉(zhuǎn)軸軸心軌跡測(cè)量鍵相測(cè)量 鍵相測(cè)量就是通過(guò)在被測(cè)軸上設(shè)置一個(gè)凹槽或凸槽，稱為鍵相標(biāo)記。當(dāng)這個(gè)凹槽或凸槽轉(zhuǎn)到探頭位置時(shí)，相當(dāng)于探頭與被測(cè)面之間距離發(fā)生改變，傳感器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，軸每轉(zhuǎn)一

7、圈就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，產(chǎn)生的時(shí)刻表明了軸在每轉(zhuǎn)周期中的位置。因此通過(guò)將脈沖信號(hào)與軸的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行比較，就可以確定振動(dòng)的相位角。5.計(jì)數(shù)將圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成水平運(yùn)動(dòng)電渦流傳感器優(yōu)點(diǎn)可進(jìn)行非接觸測(cè)量，并且測(cè)量范圍大，靈敏度高，不受油污等介質(zhì)的影響，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便。它廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究的各個(gè)領(lǐng)域。在高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械中（包括化工，電站等設(shè)備），大量利用電渦流傳感器進(jìn)行軸向位移和徑向振動(dòng)、轉(zhuǎn)速及相位測(cè)量和長(zhǎng)期監(jiān)視。電渦流傳感器缺點(diǎn)1.對(duì)被測(cè)材料敏感性強(qiáng)。如果被測(cè)對(duì)象的材料不 同，傳感器的靈敏度和線性范圍都要改變，必須重新矯校正。即使對(duì)同一種被測(cè)材料來(lái)說(shuō)，如果被測(cè)表面的材質(zhì)不均勻，或者工件內(nèi)部有裂痕，會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。2.測(cè)量軸振動(dòng)時(shí)，軸的不圓度也將反映的振幅值中。所以測(cè)量時(shí)要選擇合適的測(cè)量點(diǎn)和均質(zhì)光滑的測(cè)量表面。3.