化工儀器網(wǎng)
技術(shù)文章
電渦流傳感器
閱讀：499 發(fā)布時間：2018-6-5*章 綜 述
*節(jié) 系統(tǒng)簡介
為何采用電渦流傳感器
? 電渦流位移傳感器能測量被測體（必須是金屬導(dǎo)體）與探頭端面的相對位置。
? 電渦流位移傳感器長期工作可靠性好、靈敏度高、抗干擾能力強、非接觸測量、響應(yīng)速度快、不受油水等介質(zhì)的影響，常被用于實時監(jiān)測，可以分析出設(shè)備的工作狀況和故障原因，有效地對設(shè)備進行保護及進行預(yù)測性維修。
? 從轉(zhuǎn)子動力學(xué)、軸承學(xué)的理論上分析，大型旋轉(zhuǎn)機械的運行狀態(tài)主要取決于其核心——轉(zhuǎn)軸，而電渦流位移傳感器能直接測量轉(zhuǎn)軸的狀態(tài)，測量結(jié)果可靠、可信。過去，對于機械的振動測量采用加速度傳感器或速度傳感器，通過測量機殼振動，間接地測量轉(zhuǎn)軸振動，測量結(jié)果的可信度不高。
系統(tǒng)組成
系統(tǒng)主要包括探頭、延伸電纜（用戶可以根據(jù)需要選擇）、前置器和附件。
與美國本特利（BN）公司產(chǎn)品兼容
DF3100系列電渦流位移傳感器的各項性能指標(biāo)相當(dāng)或接近美國本特利（BN）公司產(chǎn)品水平，可直接替換（BN）公司3300、7200、及的3300 XL系列產(chǎn)品。
第二節(jié) 系統(tǒng)的工作原理
傳感器系統(tǒng)的工作原理是電渦流效應(yīng)。當(dāng)接通傳感器系統(tǒng)電源時，在前置器內(nèi)會產(chǎn)生一個高頻信號，該信號通過電纜送到探頭的頭部，在頭部周圍產(chǎn)生交變磁場H1。如果在磁場H1的范圍沒有金屬導(dǎo)體接近，則發(fā)射到這一范圍內(nèi)的能量都會被釋放；反之，如果有金屬導(dǎo)體接近探頭頭部，則交變磁場H1將在導(dǎo)體的表面產(chǎn)生電渦流場，該電渦流場也會產(chǎn)生一個方向與H1相反的交變磁場H2。由于H2的反作用，就會改變探頭頭部線圈高頻電流的幅度和相位，既改變了線圈的有效阻抗。這種變化即與電渦流效應(yīng)有關(guān)，又與靜磁學(xué)效應(yīng)有關(guān)，既與金屬導(dǎo)體的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、幾何形狀、線圈幾何參數(shù)、激勵電流頻率以及線圈到金屬導(dǎo)體的距離參數(shù)有關(guān)。假定金屬導(dǎo)體是均質(zhì)的，其性能是線形和各向同性的，則線圈——金屬導(dǎo)體系統(tǒng)的磁導(dǎo)率u、電導(dǎo)率σ、尺寸因子r、線圈與金屬導(dǎo)體距離δ線圈激勵電流I和頻率ω等參數(shù)來描述。因此線圈的阻抗可用函數(shù)Z=F（u，r，I，ω）來表示。
如果控制u，σ，r，I，ω恒定不變，那么阻抗Z就成為距離的單值函數(shù)，由麥克斯韋爾公式，可以求得此函數(shù)為一非線形函數(shù)，其曲線為“S”型曲線，在一定范圍內(nèi)可以近似為一線形函數(shù)。
在實際應(yīng)用中，通常是將線圈密封在探頭中，線圈阻抗的變化通過封裝在前置器中的電子線路的處理轉(zhuǎn)化成電壓或電流輸出。這個電子線路并不是直接測量線圈的阻抗，而是采用并連諧振法，見圖1-3，即在前置器中將一個固定電容C0=C1×C2/（C1+C2）和探頭線圈LX并連與晶體管T一起構(gòu)成一個振蕩器，振蕩器的振蕩幅值UX與線圈阻抗成比例，因此振蕩器的振動幅度UX會隨探頭與被測間距δ改變。UX經(jīng)檢波濾波，放大，非線形修正后輸出電壓UO，UO與δ的關(guān)系曲線如圖1—4所示，可以看出該曲線呈“S”形，即在線形區(qū)中點δ0處（對應(yīng)輸出電壓UO）線性
，其斜率（即靈敏度）較大，在線性區(qū)兩端，斜率（靈敏度）逐漸下降，線性變差。（δ1，U1）——線性起點，（δ2，U2）——線性末點。
第三節(jié) 產(chǎn)品說明
探 頭
探頭對正被測量表面，它能地探測出被測體表面相對于探頭端面間隙的變化。通常探頭由線圈、頭部、殼體、高頻電纜、高頻接頭組成，其典型結(jié)構(gòu)見圖1-5所示。
線圈是探頭的核心，它是整個傳感器系統(tǒng)的敏感元件，線圈的物理尺寸和電氣參數(shù)決定傳感器系統(tǒng)的線性量程以及探頭的電氣參數(shù)穩(wěn)定性。
探頭頭部采用耐高低溫的PPS工程塑料，通過“二次注塑”工藝將線圈密封其中。這項技術(shù)增強了探頭頭部的強度和密封性，在惡劣環(huán)境中可以保護頭部線圈可靠工作。頭部直徑取決于其內(nèi)部線圈直徑，由于線圈直徑取決傳感器系統(tǒng)的基本性能——線性量程，因此我們通常用頭部直徑來分類和表征各型號探頭，一般情況傳感器系統(tǒng)的線性量程大致是探頭頭部直徑的1/2-1/4。我們?yōu)镈F3100系列設(shè)計了Φ5、Φ8、Φ11、Φ25、Φ35、Φ50六種標(biāo)準(zhǔn)直徑的頭部體，也可生產(chǎn)其它規(guī)格的頭部體。
探頭殼體用于支撐探頭頭部，并作為探頭安裝時的裝夾結(jié)構(gòu)。殼體采用不銹鋼制成，一般上面刻有標(biāo)準(zhǔn)螺紋，并備有鎖緊螺母。為了能適應(yīng)不同的應(yīng)用和安裝場合，探頭殼體具有不同的形式和不同的螺紋及尺寸規(guī)格.
高頻電纜是用于連接探頭頭部到前置器（有時中間帶有延伸電纜轉(zhuǎn)接），這種電纜是用氟塑料絕緣的射頻同軸電纜，通常電纜長度有0.5m、1m、5m、9m四種選擇，當(dāng)選擇0.5m和1m時必須用延伸電纜以保證系統(tǒng)的總的電纜長度為5m或9m，至于選擇5m還是9m應(yīng)該是考慮能滿足將前置器安裝在設(shè)備機組的同一側(cè)來決定。根據(jù)探頭的應(yīng)用場合和安裝環(huán)境，探頭所帶電纜可以配有不銹鋼軟管鎧裝（可選擇），以保護電纜不易被損壞，對于安裝現(xiàn)場安裝探頭電纜無管道布置的情況，應(yīng)該選擇鎧裝。
探頭電纜接頭是符合美國軍用規(guī)范MIL-C-39012的高頻同軸接頭。
探頭整體各部件通過機械變形連接，在惡劣環(huán)境中可以保證探頭的穩(wěn)定性和可靠性。