电涡流传感器

电涡流传感器

就是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。电涡流位移传感器，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。在对高速旋转机械和往复式运动机械状态分析，即振动研究、分析测量中，非接触的高精度振动、位移信号测量，能连续准确地采集到转子振动状态的多种参数。如轴的径向振动、振幅以及轴向位置。在所有的与机械状态有关的故障征兆中，机械振动测量是最具权威性的，这是由于它同时含有幅值，相位和频率的信息。机械振动测量占有优势的另一个原因是：它能反应出机械所有大的损坏并易于测量。从转子动力学，轴承学的理论上分析，大型旋转机械的运动状态，主要取决于其核心转轴，而电涡流位移传感器，能直接非接触测量转轴的状态，对诸如转子的不平衡、不对中、轴承磨损、轴裂纹及发生摩擦等机械问题的早期判定，可提供关键的信息。电涡流位移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。因此在大型旋转机械状态在线监测与故障诊断中得到广泛应用。

工作原理

探头、(延伸电缆)、前置器以及被测体构成基本工作系统。前置器中高频振荡电流通过延伸电缆流入探头线圈，在探头头部的线圈中产生交变的磁场。如果在这一交变磁场的有效范围内没有金属材料靠近，则这一磁场能量会全部损失；当有被测金属体靠近这一磁场，则在此金属表面产生感应电流，电磁学上称之为电涡流。与此同时该电涡流场也产生一个方向与头部线圈方向相反的交变磁场，由于其反作用，使头部线圈高频电流的幅度和相位得到改变（线圈的有效阻抗），这一变化与金属体磁导率、电导率、线圈的几何形状、几何尺寸、电流频率以及头部线圈到金属导体表面的距离等参数有关。通常假定金属导体材质均匀且性能是线性和各项同性，则线圈和金属导体系统的物理性质可由金属导体的电导率б、磁导率ξ、尺寸因子τ、头部体线圈与金属导体表面的距离D、电流强度I和频率ω参数来描述。则线圈特征阻抗可用Z=F(τ, ξ, б, D, I, ω)函数来表示。通常我们能做到控制τ, ξ, б, I, ω这几个参数在一定范围内不变，则线圈的特征阻抗Z就成为距离D的单值函数，虽然它整个函数是一非线性的，其函数特征为“S”型曲线，但可以选取它近似为线性的一段。于此，通过前置器电子线路的处理，将线圈阻抗Z的变化，即头部体线圈与金属导体的距离D的变化转化成电压或电流的变化。输出信号的大小随探头到被测体表面之间的间距而变化，电涡流传感器就是根据这一原理实现对金属物体的位移、振动等参数的测量。其工作过程是，当被测金属与探头之间的距离发生变化时。则探头中线圈的Q值发生变化，Q值的变化引起振荡电压幅度的变化，这个随距离变化的振荡电压经过检波、滤波、线性补偿、放大归一处理转化成电压（电流）变化。最终完成机械位移(间隙)转换成电压（电流）。由上所述，电涡流传感器工作系统中被测体可看作传感器系统的一半，即一个电涡流位移传感器的性能与被测体有关。

产品特点1 探头头部体选用最新进口PPS工程塑料模具成型。它是一种具有高强度、耐高温250℃（高温型可达350℃）、抗腐蚀的新型材料。有强度，有韧性不易碰坏，碰到某些化学药品不会开裂，保证了探头的可靠性。2 抗磁场干扰能力大幅度提高，使传感器可以应用在发电机等产生强磁场的设备中。3 探头信号输出，使用的同轴电缆和延伸同轴电缆，选用进口温度范围电缆为-55℃-220℃（高温型可达300℃）。4 电缆接头选用进口军用标准插头、插座SMA系列，插针较粗，接触性能好，接触电阻减小，可靠性增加。5 探头头部体线圈和电缆连接采用真空超声波焊接，抗氧化和密封性能好，长期在水、油等环境中工作不失效。

6 前置器输出有容错保护，在使用-24VDC电源的条件下，接错线不会引起前置器的电路损坏。

7 前置器电路有过载保护，决不会引起前置器自燃，安全可靠。

8 前置器有防雷击、抑

制电网尖峰干扰能力，使前置器抗干扰性能强，输出噪声系数更小。9 装外采用透明热缩套管，耐高温150℃，耐腐蚀，密封性能好。

技术参数探头、延伸电缆在-20℃～150℃，前置器在-20℃～+85℃；相对湿度95%环境中。在室温22℃，被测体材料为42CrMO4钢（AISI4140钢），电源-24VDC（电源输出电流不小于50mA，纹波小于10mV），负载10KΩ条件下，系统满足：1 供电电压每变化1V，输出变化小于1.8mV。2 前置器功耗不大于12mA。3 输出阻抗不大于10欧，最大输出电流50mA(输出方式出恒流外)，最大驱动信号电缆长度300m。4 频率响应DC 0～10KHz；(对Ф5、Ф8而言，在0～-3dB，300米接线条件下测试) 5 线性误差±1%（包括互换性误灵敏度误差≤±5%）