產(chǎn)品名稱(chēng)：電渦流傳感器

一、工作原理：

電渦流傳感器系統的工作原理是電渦流效應，屬于一種電感式測量原理。電渦流效應源自振蕩電路的能量。而電渦流需要在可導電的材料內才可以形成。給傳感器探頭內線(xiàn)圈導入一個(gè)交變電流,可以在探頭線(xiàn)圈周?chē)纬梢粋€(gè)磁場(chǎng)。如果將一個(gè)導體放入這個(gè)磁場(chǎng),根據法拉第電磁感應定律,導體內會(huì )激發(fā)出電渦流。根據楞茲定律,電渦流的磁場(chǎng)方向與線(xiàn)圈磁場(chǎng)正好相反,而這將改變探頭內線(xiàn)圈的阻抗值。這個(gè)阻抗值的變化與線(xiàn)圈到被測物體之間的距離直接相關(guān)。傳感器探頭連接到控制器后,控制器可以從傳感器探頭內獲得電壓值的變化量,并以此為依據,計算出對應的距離值,電渦流測量原理可以測量所有導電材料。由于電渦流可以穿透絕緣體,即使表面覆蓋有絕緣體的金屬材料,也可以作為電渦流傳感器的被測物體。獨特的圈式繞組設計在實(shí)現傳感器外形較致緊湊的同時(shí),可以滿(mǎn)足其運轉于高溫測量環(huán)境的要求。

二、應用范圍：

通過(guò)測量金屬被測體與探頭端的相對位置、電渦流位移傳感器感應并處理成相應的電信號輸出。傳感器可長(cháng)期可靠工作、靈敏度高、抗干擾能力強、非接觸測量、響應速度快不受油水等介質(zhì)的影響，在大型旋轉機械的軸位移、軸振動(dòng)、軸轉速等參數進(jìn)行長(cháng)期實(shí)時(shí)監測中被廣泛應用，并且被擴展到衛星發(fā)射、材料鑒定、稱(chēng)重測量、金屬板厚測量、材料形變量等應用領(lǐng)域。

三、性能參數：

四、接線(xiàn)定義：

五、產(chǎn)品尺寸

ML33傳感器系統有探頭、前置器、電纜以及附件組成。

1、電渦流傳感器探頭

標準型探頭安裝尺寸：

      通常探頭由線(xiàn)圈、頭部、殼體、高頻電纜、高頻接頭組成。

在制作過(guò)程中，探頭頭部體一般采用耐高溫PPS工程塑料，通過(guò)“二次注塑”成型將線(xiàn)圈密封其中。使探頭在惡劣的環(huán)境中能可靠工作。由于頭部體線(xiàn)圈直徑?jīng)Q定傳感器系統的線(xiàn)性量程，因此我們通常用頭部體外部直徑來(lái)分類(lèi)和表征各型號探頭，一般情況下傳感器系統的線(xiàn)性量程大致是探頭頭部直徑的1/2～1/4倍。ML33系列傳感器探頭見(jiàn)圖所示（標準型）：

沉頭式探頭安裝尺寸：

方形式探頭安裝尺寸：

圓形式探頭安裝尺寸：

2、電渦流傳感器前置器

   前置器是整個(gè)傳感器系統的信號處理中心。一方面，前置器為探頭線(xiàn)圈提供高頻交流激勵電流使探頭工作；另一方面，前置器通過(guò)特殊電路感應出探頭頭部體與頭部體前金屬導體的間隙變化，經(jīng)過(guò)前置器的處理，產(chǎn)生隨間隙線(xiàn)性變化而變化的電壓或電流輸出信號。

ML33系列前置器外形尺寸圖：

六、選型指導：

七、注意事項

探頭的安裝

●安裝探頭時(shí)，您應注意以下幾個(gè)問(wèn)題:

口各探頭間的距離           口探頭與安裝面的距離

口安裝支架的選擇           口探頭安裝間隙

口探頭所帶電纜的安裝       口電纜轉接頭的密封與絕緣

口探頭的抗腐蝕性           口探頭的高壓環(huán)境

●各探頭間的距離

當探頭頭部線(xiàn)圈中通過(guò)電流時(shí)，在頭部周?chē)鷷?huì )產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，因此在安裝時(shí)要注意兩個(gè)探頭的安裝距離不能太近，否則兩探頭之間會(huì )通過(guò)磁場(chǎng)互相干擾(如下圖各探頭間的距離所示)，在輸出信號上迭加兩探頭的差頻信號，造成測量結果的失真，這種情況我們稱(chēng)之為相鄰干擾。排除相鄰干擾有關(guān)的因素:被測體的形狀，探頭的頭部直徑以及安裝式。通常情況下探頭之間的zui小距離見(jiàn)下表。

探頭頭部發(fā)射的交變磁場(chǎng)在徑向和橫向上都有一定的擴散。 因此在安裝時(shí)，就必須考慮安裝面金屬導體材料的影響，應保證探頭的頭部與安裝面之間不小于一定的距離，工程塑料頭部體要完全露出安裝面，否則應將安裝面加工成平底孔或倒角，如下圖所示。

1、對探頭安裝間隙的要求：

安裝探頭時(shí)，應考慮傳感器的線(xiàn)性測量范圍和被測間隙的變化量，當被測間隙總的變化量與傳感器的線(xiàn)性工作范圍接近時(shí)，尤其要注意（在訂貨選型時(shí)應使所選的傳感器線(xiàn)性范圍大于被測間隙的15%以上）。通常，測量振動(dòng)時(shí)，將探頭的安裝間隙設在傳感器的線(xiàn)性中點(diǎn)；測量位移時(shí)，要根據位移往哪個(gè)方向變化或往哪個(gè)方向的變化量較大來(lái)決定其安裝間隙的設定。 當位移向遠離探頭端部的方向變化時(shí)，安裝間隙應設定在線(xiàn)性近端；反之，則應設在線(xiàn)性遠端。

調整探頭安裝間隙可以采用下列方法：

連接好探頭、延伸電纜、前置器，接通傳感器系統電源，用萬(wàn)用表電壓檔監測前置器的輸出，同時(shí)調節探頭與被測面的間隙，當前置器的輸出等于安裝間隙所對應的電壓或電流時(shí)（該值可由傳感器校準數據單中查得），再擰緊探頭所帶的兩個(gè)緊固螺母即可。

   　通過(guò)測量前置器輸出電壓來(lái)確定安裝間隙，有可能會(huì )產(chǎn)生一種假象：當探頭頭部還未露出安裝孔時(shí)，由于安裝孔周?chē)慕饘儆绊?，可能使得前置器的輸出等于安裝間隙所對應的電壓或電流輸出值。探頭調整到正確的安裝位置，前置器的輸出應該是：首先是較大的飽和輸出（此時(shí)探頭還未放進(jìn)安裝孔中），然后是較小的輸出（此時(shí)探頭放進(jìn)安裝孔內），繼續將探頭塞進(jìn)安裝孔，前置器的輸出會(huì )變?yōu)檩^大的輸出（ 此時(shí)探頭頭部露出安裝孔，但與被測面的間隙較大），再繼續塞進(jìn)探頭，前置器的輸出等于安裝間隙所對應的值，此時(shí)探頭才是正確的安裝間隙。

2、對初始間隙的要求：

  各種型號電渦流傳感器，都是在一定的間隙電壓值下它的讀數才有較好的線(xiàn)性度，所以在安裝傳感器時(shí)必須調整好合適的初始間隙，對每一套產(chǎn)品都會(huì )進(jìn)行特性試驗，繪出相應的特性曲線(xiàn)，工程技術(shù)人員在使用傳感器的時(shí)候必須仔細研究配套的校驗證書(shū)，認真分析特性曲線(xiàn)，以確定傳感器是否滿(mǎn)足所要測量的間隙，一般傳感器直徑越大所測量間隙也越大。

3、對探頭支架的要求：

  電渦流傳感器安裝在固定支架上，因此支架的好壞直接決定測量的效果，這就要求支架應有足夠的剛度以提高自振頻率，避免或減小被測體振動(dòng)時(shí)支架也同時(shí)受激自振，支架的自振頻率至少應為機械旋轉速度的10倍，支架應與被測表面切線(xiàn)方向平行，傳感器垂直安裝在支架上，雖然探頭的中心線(xiàn)在垂直方向偏15°角時(shí)對系統特性沒(méi)有影響，但較好還是保證傳感器與被測面垂直。

4、被測體材料對傳感器測量結果的影響：

 傳感器特性與被測體的電導率磁導率有關(guān)，當被測體為導磁材料（如普通鋼、結構鋼等）時(shí)，由于渦流效應和磁效應同時(shí)存在，且磁效應反作用于渦流效應，使得渦流效應減弱，即傳感器的靈敏度降低。而當被測體為弱導磁材料（如銅，鋁，合金鋼等）時(shí)，由于磁效應弱，相對來(lái)說(shuō)渦流效應要強，因此傳感器感應靈敏度要高。

        銅：                 14.9V/mm

        鋁：                 14.0V/mm

        不銹鋼（1Cr18Ni9Ti): 10.4V/mm

        45號鋼：             8.2V/mm

        40CrMo鋼：           8.0V/mm

5、被測體表面加工狀況對傳感器測量結果的影響：

被測體正對探頭的表面光潔度也會(huì )影響測量結果！不光滑的被測體表面，在實(shí)際的測量應用中會(huì )帶來(lái)較大的附加誤差，特別是對于振動(dòng)測量，誤差信號與實(shí)際的振動(dòng)信號疊加一起，并且在電氣上很難分離，因此被測表面應該光潔，不應存在刻痕、洞眼、凸臺、凹槽等缺陷（對于特意為鍵相器、轉速測量設置的凸臺或凹槽除外）。一般對于振動(dòng)測量的被測表面粗糙度要求在0.4um～0.8um之間；對于位移測量被測表面粗糙度要求在0.4um～1.6um之間。如果不能滿(mǎn)足，需要對被測面進(jìn)行衍磨或拋光。

6、被測體表面殘磁效應對傳感器的影響：

  電渦流效應主要集中在被測體表面，如果由于加工過(guò)程中形成殘磁效應，以及淬火不均勻、硬度不均勻、金相組織不均勻、結晶結構不均勻等都會(huì )影響傳感器特性。在進(jìn)行振動(dòng)測量時(shí)，如果被測體表面殘磁效應過(guò)大，會(huì )出現測量波形發(fā)生畸變。

7、被測體表面鍍層對傳感器的影響：

被測體表面的鍍層對傳感器的影響相當于改變了被測體材料，視其鍍層的材質(zhì)、厚薄，傳感器的靈敏度會(huì )略有變化。

8、被測體表面尺寸對傳感器的影響：

由于探頭線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)范圍是一定的，而被測體表面形成的渦流場(chǎng)也是一定的。這樣就對被測體表面大小有一定要求。為了防止電渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)影響儀器的正常輸出安裝時(shí)傳感器頭部四周必須留有一定范圍的非導電介質(zhì)空間，如果在某一部位要同時(shí)安裝兩個(gè)以上的傳感器，就必須考慮是否會(huì )產(chǎn)生交叉干擾，兩個(gè)探頭之間一定要保持規定的距離。

通常，當被測體表面為平面時(shí)，以正對探頭中心線(xiàn)的點(diǎn)為中心，被測面直徑應大于探頭頭部直徑的1.5倍以上；當被測體為圓軸且探頭中心線(xiàn)與軸心線(xiàn)正交時(shí)，一般要求被測軸直徑為探頭頭部直徑的3倍以上，否則傳感器的靈敏度會(huì )下降，被測體表面越小，靈敏度下降越多。當被測體表面大小與探頭頭部直徑相同，其靈敏度會(huì )下降到72%左右。被測體的厚度也會(huì )影響測量結果。被測體中電渦流場(chǎng)作用的深度由頻率、材料導電率、導磁率決定。因此如果被測體太薄，將會(huì )造成電渦流作用不夠，使傳感器靈敏度下降，一般要求厚度大于0.1mm以上的鋼等導磁材料及厚度大于0.05mm以上的銅、鋁等弱導磁材料，則靈敏度不會(huì )受其厚度的影響。

9、高頻同軸電纜對傳感器的影響：

  高頻同軸電纜也是影響電渦流傳感器電氣性能的一個(gè)主要原因。由于傳感器工作在高頻狀態(tài)（振蕩頻率約1MHZ左右），所以高頻同軸電纜的頻率衰減、溫度特性、阻抗、長(cháng)度等都成為影響傳感器性能的因素！

10、外界磁場(chǎng)對傳感器的影響：

   電渦流傳感器屬于電感式傳感器，由于其主要作用原理就是電渦流效應，所以，對于外界磁場(chǎng)的影響在工程應用中應該充分考慮！強的外界磁場(chǎng)肯定會(huì )影響傳感器的性能。

對于外界靜磁場(chǎng)，由于靜磁場(chǎng)強度是一定的，方向與渦流磁場(chǎng)可能呈現現各種狀況，而一旦外界靜磁場(chǎng)方向確定，其對渦流磁場(chǎng)的干擾也是一定的了。所以在實(shí)際的工程應用中，靜磁場(chǎng)的影響可以通過(guò)現場(chǎng)的試驗測量出傳感器靈敏度的變化，通過(guò)后續電路或軟件算法排除。

對于外界交變磁場(chǎng)，例如大型勵磁機、頻繁啟動(dòng)的大型電機、啟動(dòng)機等，其磁場(chǎng)方向和強度都可能不是一個(gè)確定的值，因而產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)對渦流磁場(chǎng)的影響也是交變的。所以，在工程應用中應該盡量使電渦流傳感器遠離交變磁場(chǎng)的作用范圍，或采取磁場(chǎng)屏蔽措施使產(chǎn)生的影響zui小。