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什么是电涡流传感器?它有哪些特点?
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什么是电涡流传感器?它有哪些特点?

2019年8月8日
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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。电涡流传感器的原理是,通过电涡流效应的原理,准确测量被测体(必须是金属导体)与探头端面的相对位置,其特点是长期工作可靠性好、灵敏度高、抗干扰能力强、非接触测量、响应速度快、不受油水等介质的影响,常被用于对大型旋转机械的轴位移、轴振动、轴转速等参数进行长期实时监测,可以分析出设备的工作状况和故障原因,有效地对设备进行保护及预维修。
 
工  作  原  理
根据法拉第电磁感应原理,块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时(与金属是否块状无关,且切割不变化的磁场时无涡流),导体内将产生呈涡旋状的感应电流,此电流叫电涡流,以上现象称为电涡流效应。而根据电涡流效应制成的传感器称为电涡流式传感器。
 
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。当被测金属体靠近这一磁场,则在此金属表面产生感应电流,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。
 
当被测金属与探头之间的距离发生变化时,探头中线圈的Q值也发生变化,Q值的变化引起振荡电压幅度的变化,而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。
 
按照电涡流在导体内的贯穿情况,此传感器可分为高频反射式和低频透射式两类,但从基本工作原理上来说仍是相似的。电涡流式传感器最大的特点是能对位移、厚度、表面温度、速度、 应力、材料损伤等进行非接触式连续测量,另外还具有体积小,灵敏度高,频率响应宽等特点,应用极其广泛
 
特    性
1、涡流传感器是一种非接触的线性化计量工具,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。电涡流传感器在测量过程中测量准确性会受到一定的影响。
 
2、传感器特性与被测体的电导率时,由于涡流效应和磁效应同时存在,磁效应反作用于涡流效应,使得涡流效应减弱,即传感器的灵敏度降低。而当被测体为弱导磁材料(如铜,铝,合金钢等)时,由于磁效应弱,相对来说涡流效应要强,因此传感器感应灵敏度要高。
 
3、不规则的被测体表面,会给实际的测量带来附加误差,因此对被测体表面应该平整光滑,不应存在凸起、洞眼、刻痕、凹槽等缺陷。一般要求,对于振动测量的被测表面粗糙度要求在0.4um~0.8um之间;对于位移测量被测表面粗糙度要求在0.4um~1.6um之间。
 
4、电涡流效应主要集中在被测体表面,如果由于加工过程中形成残磁效应,以及淬火不均匀、硬度不均匀、金相组织不均匀、结晶结构不均匀等都会影响传感器特性。在进行振动测量时,如果被测体表面残磁效应过大,会出现测量波形发生畸变。
 
和电感式传感器的区别
电涡流传感器是利用金属导体中的涡流与激励磁场之间进行能量转换的原理进行工作的。传感器利用电能主动发射能量,属于非接触式测量,特别适于测量运动物体,把距离信号通过谐振电路,稳频检波,转换为电压信号。所以属于电感传感器一种。
 
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