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系統(tǒng)簡(jiǎn)介

為何采用電渦流傳感器

電渦流位移傳感器能測(cè)量被測(cè)體（必須是金屬導(dǎo)體）與探頭端面的相對(duì)位置。

電渦流位移傳感器長(zhǎng)期工作可靠性好,、靈敏度高,、抗干擾能力強(qiáng),、非接觸測(cè)量,、響應(yīng)速度快,、不受油水等介質(zhì)的影響,，常被用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),，可以分析出設(shè)備的工作狀況和故障原因,，有效地對(duì)設(shè)備進(jìn)行保護(hù)及進(jìn)行預(yù)測(cè)性維修。

從轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué),、軸承學(xué)的理論上分析,，大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的運(yùn)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(cè)量轉(zhuǎn)軸的狀態(tài)，測(cè)量結(jié)果可靠,、可信,。過去，對(duì)于機(jī)械的振動(dòng)測(cè)量采用加速度傳感器或速度傳感器,，通過測(cè)量機(jī)殼振動(dòng),，間接地測(cè)量轉(zhuǎn)軸振動(dòng)，測(cè)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(guó)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(xiàng)性能指標(biāo)相當(dāng)或接近美國(guó)本特利（BN）公司產(chǎn)品水平,，可直接替換（BN）公司3300、7200,、及3300 XL系列產(chǎn)品,。

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(shí),，在前置器內(nèi)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)高頻信號(hào),，該信號(hào)通過電纜送到探頭的頭部，在頭部周圍產(chǎn)生交變磁場(chǎng)H1,。如果在磁場(chǎng)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(huì)被釋放；反之,，如果有金屬導(dǎo)體接近探頭頭部,，則交變磁場(chǎng)H1將在導(dǎo)體的表面產(chǎn)生電渦流場(chǎng)，該電渦流場(chǎng)也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)方向與H1相反的交變磁場(chǎng)H2,。由于H2的反作用,，就會(huì)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(lì)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(lì)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(shí)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(gè)電子線路并不是直接測(cè)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(gè)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(gè)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(dòng)幅度UX會(huì)隨探頭與被測(cè)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(diǎn)δ0處（對(duì)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(diǎn),，（δ2,，U2）——線性末點(diǎn)

探 頭

探頭對(duì)正被測(cè)量表面,，它能精確地探測(cè)出被測(cè)體表面相對(duì)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(gè)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(xiàng)技術(shù)增強(qiáng)了探頭頭部的強(qiáng)度和密封性，在惡劣環(huán)境中可以保護(hù)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(hào)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(jì)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(shí)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(chǎng)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(shí)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(zhǎng)度有0.5m、1m,、5m、9m四種選擇,，當(dāng)選擇0.5m和1m時(shí)必須用延伸電纜以保證系統(tǒng)的總的電纜長(zhǎng)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(jī)組的同一側(cè)來決定,。根據(jù)探頭的應(yīng)用場(chǎng)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(hù)電纜不易被損壞,，對(duì)于安裝現(xiàn)場(chǎng)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用規(guī)范MIL-C-39012的高頻同軸接頭,。

   探頭整體各部件通過機(jī)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,。

延伸電纜

   作為系統(tǒng)的一個(gè)組成部分,，延伸電纜（如圖1-6所示）用來連接和延長(zhǎng)探頭與前置器之間的距離，您可以對(duì)延伸電纜長(zhǎng)度和是否需要帶鎧裝進(jìn)行選擇,，選擇延伸電纜的長(zhǎng)度應(yīng)該使延伸電纜長(zhǎng)度與配套前置器所要求的長(zhǎng)度一致（5m或9m）,，鎧裝選擇的情況同探頭電纜。

前 置 器

   前置器是一個(gè)電子信號(hào)處理器,。一方面前置器為探頭線圈提供高頻交流電流,；另一方面，前置器感受探頭前面由于金屬導(dǎo)體靠近引起探頭參數(shù)的變化,，經(jīng)過前置器的處理,，產(chǎn)生隨探頭端面與被測(cè)金屬導(dǎo)體間隙線性變化的輸出電壓或電流信號(hào)。

DF3100系列前置器統(tǒng)一一種安裝尺寸,，提供兩種輸出方式：

   前置器如圖1-7所示,。

• 外型尺寸：77mm*37mm*61mm
• 安裝尺寸：面板安裝：51mm*51mm,采用四個(gè)M4*15螺栓安裝；（作為產(chǎn)品附件提供）

導(dǎo)軌安裝：直接卡入DIN軌道,，安裝方便,。（作為產(chǎn)品附件提供）

• 電壓輸出：供電電源Ut:-20Vdc～ -26Vdc,輸出電壓極限：-0.7～(Ut+1)V；

• 線性范圍輸出起始電壓：-2V,。（一般為：-2～-18Vdc輸出）

• 電流輸出：供電電源Ut:+18Vdc～+30Vdc,輸出電流：4-20mA,。
• 探頭插座是與探頭和延伸電纜接頭同一系列的高頻插座，電源,、輸出端子是標(biāo)準(zhǔn)的重載隔離型三端接線端子,。
• 前置器外殼是用鋁鑄造而成，表面已進(jìn)行噴塑處理,。為了屏蔽外界干擾,，在前置器內(nèi)部已將殼體與信號(hào)公共端（信號(hào)地）連接；在底板和安裝孔處都加裝了工程塑料絕緣,，這樣可以保證在安裝前置器時(shí),，使前置器殼體與大地隔離（即所謂“浮地”）。
• 將工程塑料底板扳開，可以對(duì)前置器進(jìn)行校準(zhǔn)（校準(zhǔn)的詳細(xì)介紹見第三章）,，除非需要進(jìn)行傳感器系統(tǒng)重新校準(zhǔn)或前置器出現(xiàn)故障,，一般不要打開底板。前置器的使用設(shè)計(jì)：
• 前置器的結(jié)構(gòu)使高頻插座內(nèi)凹,，不易損壞高頻插座,。
• 四端接線端子鑲嵌固定，直接與內(nèi)部電路連接,，確保連接可靠性,。
• 前置器的容錯(cuò)性：電源端、公共端（信號(hào)地）,、輸出端任意接線錯(cuò)誤不會(huì)損壞前置器,，電源極性錯(cuò)誤保護(hù)，輸出短路保護(hù),。（一般要求在接線時(shí),，請(qǐng)仔細(xì)檢查端子是否接錯(cuò)后，才給傳感器通電）
• 前置器的核心是電子線路板,，除個(gè)別校準(zhǔn)用的元件外,，其它元件均用還氧樹脂灌封，這樣可以提高前置器的抗振,，用戶自行校準(zhǔn)后,，也應(yīng)這樣做。關(guān)于校準(zhǔn)的詳細(xì)介紹見第三章,。