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人于1954年研制出并用于工業(yè)生產(chǎn)的，可以實現(xiàn)非接觸測量、能夠直接測量轉(zhuǎn)軸等物體的振動，并且具有靈敏度高、抗干擾能力強、響應(yīng)速度快、不受油水介質(zhì)影響、長期工作穩(wěn)定可靠等諸多優(yōu)點，多年來一直是大型旋轉(zhuǎn)機械振動測量，軸向位移測量的首選。 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線圈中通以高頻信號 i1 正弦交變磁場正弦交變磁場 H1 金屬導(dǎo)體內(nèi)就會產(chǎn)生渦流金屬導(dǎo)體內(nèi)就會產(chǎn)生渦流 渦流產(chǎn)生電磁場渦流產(chǎn)生電磁場 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 以及信號以及信號的頻率等的頻率等 等效電路等效電路電感電感L2表示金屬板對渦流呈現(xiàn)的電感效應(yīng)表示金屬板對渦流呈現(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距電路定頻測距電路 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。通過檢波電壓通過檢波電壓U的測量，就可以確定距離的測量，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、變化無關(guān)。，曲線與金屬板電阻率的變化無關(guān)。 調(diào)頻測距電路調(diào)頻測距電路 當(dāng)傳感器線圈與被測物體間的距離當(dāng)傳感器線圈與被測物體間的距離x變化時，變化時，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，然后通過鑒頻器將頻率變化再變成電壓輸出。然后通過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厚的依據(jù)測厚的依據(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插頭被測體尺寸與材料的影響1.被測物體表面尺寸的影響： 被測表面為平面

4、時以正對探頭中心線為中點，被測面直徑應(yīng)該大于探頭直徑的1.5倍以上。被測體為圓軸并且探頭中心線與軸心線相交時，要求被測軸的直徑為探頭直徑的3倍以上。2.被測物體厚度影響3.被測物體表面加工狀況影響： 不規(guī)則的表面會給實際測量造成附加誤差，特別是振動測量，附加誤差與實際誤差疊加很難分離。4.被測體材料的影響。5.被測體表面殘磁效應(yīng)的影響6.被測體表面鍍層的影響探頭的安裝相鄰干擾安裝時注意探頭距離不能太近，否則探頭之間會相互干擾，在輸出信號上疊加兩探頭的差頻信號，造成測量結(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)射的磁場在徑向和軸向都有一定擴散

5、。在安裝時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量是被測體相對于探頭端面的相對值，因此探頭必須牢牢固定在基座上，通常需要用安裝支架來固定探頭。電渦流傳感器的應(yīng)用(a) 汽輪機主軸的軸向位移測量示意圖(b) 換向閥的位移測量示意圖(c) 金屬試件的熱膨脹系數(shù)測量示意圖 2 振幅測量振幅測量(a)汽輪機和空氣壓縮機常用的監(jiān)控主軸的徑向振動的示意圖汽輪機和空氣壓縮機常用的監(jiān)控主軸的徑向振動的示意圖(b)測量發(fā)動機渦輪葉片的振幅的示意圖測量發(fā)動機渦輪葉片的振幅的示意圖(c) 通常使用數(shù)個傳感器

6、探頭并排地安置在軸附近通常使用數(shù)個傳感器探頭并排地安置在軸附近3 3厚度測量厚度測量 電渦流式厚度計的測量原理圖電渦流式厚度計的測量原理圖 4 4轉(zhuǎn)速測量轉(zhuǎn)速測量旋轉(zhuǎn)機械振動最明顯的特征是振動頻率與轉(zhuǎn)速有明顯關(guān)系，因此，從分析振動信號掌握設(shè)備的運行狀態(tài)來看，準確測量旋轉(zhuǎn)機械的轉(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被測軸的轉(zhuǎn)速被測軸的轉(zhuǎn)速(rmin)。 轉(zhuǎn)軸軸心軌跡測量鍵相測量 鍵相測量就是通過在被測軸上設(shè)置一個凹槽或凸槽，稱為鍵相標記。當(dāng)這個凹槽或凸槽轉(zhuǎn)到探頭位置時，相當(dāng)于探頭與被測面之間距離發(fā)生改變，傳感器會產(chǎn)生一個脈沖信號，軸每轉(zhuǎn)一

7、圈就會產(chǎn)生一個脈沖信號，產(chǎn)生的時刻表明了軸在每轉(zhuǎn)周期中的位置。因此通過將脈沖信號與軸的振動信號進行比較，就可以確定振動的相位角。5.計數(shù)將圓周運動轉(zhuǎn)換成水平運動電渦流傳感器優(yōu)點可進行非接觸測量，并且測量范圍大，靈敏度高，不受油污等介質(zhì)的影響，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便。它廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究的各個領(lǐng)域。在高速旋轉(zhuǎn)機械中（包括化工，電站等設(shè)備），大量利用電渦流傳感器進行軸向位移和徑向振動、轉(zhuǎn)速及相位測量和長期監(jiān)視。電渦流傳感器缺點1.對被測材料敏感性強。如果被測對象的材料不 同，傳感器的靈敏度和線性范圍都要改變，必須重新矯校正。即使對同一種被測材料來說，如果被測表面的材質(zhì)不均勻，或者工件內(nèi)部有裂痕，會影響測量結(jié)果。2.測量軸振動時，軸的不圓度也將反映的振幅值中。所以測量時要選擇合適的測量點和均質(zhì)光滑的測量表面。3.