電渦流傳感器的工作原理

來源：航振普林斯頓儀器儀表制造（昆山）有限公司 2024年10月18日 09:28

電渦流傳感器能靜態(tài)和動態(tài)地非接觸,、高線性度,、高分辨力地測量被測金屬導體距探頭表面的距離。它是一種非接觸的線性化計量工具,。電渦流傳感器能準確測量被測體（必須是金屬導體）與探頭端面之間靜態(tài)和動態(tài)的相對位移變化,。電渦流傳感器的原理是，通過電渦流效應的原理,，準確測量被測體(必須是金屬導體)與探頭端面的相對位置,，其特點是長期工作可靠性好、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,，常被用于對大型旋轉(zhuǎn)機械的軸位移、軸振動,、軸轉(zhuǎn)速等參數(shù)進行長期實時監(jiān)測,，可以分析出設備的工作狀況和故障原因，有效地對設備進行保護及預維修,。

根據(jù)法拉第電磁感應原理,，塊狀金屬導體置于變化的磁場中或在磁場中作切割磁力線運動時（與金屬是否塊狀無關，且切割不變化的磁場時無渦流）,，導體內(nèi)將產(chǎn)生呈渦旋狀的感應電流,，此電流叫電渦流，以上現(xiàn)象稱為電渦流效應,。而根據(jù)電渦流效應制成的傳感器稱為電渦流式傳感器,。

電渦流傳感器原理

前置器中高頻振蕩電流通過延伸電纜流入探頭線圈,，在探頭頭部的線圈中產(chǎn)生交變的磁場。當被測金屬體靠近這一磁場,，則在此金屬表面產(chǎn)生感應電流,，與此同時該電渦流場也產(chǎn)生一個方向與頭部線圈方向相反的交變磁場，由于其反作用,，使頭部線圈高頻電流的幅度和相位得到改變（線圈的有效阻抗）,，這一變化與金屬體磁導率、電導率,、線圈的幾何形狀,、幾何尺寸、電流頻率以及頭部線圈到金屬導體表面的距離等參數(shù)有關,。通常假定金屬導體材質(zhì)均勻且性能是線性和各項同性,，則線圈和金屬導體系統(tǒng)的物理性質(zhì)可由金屬導體的電導率б、磁導率ξ,、尺寸因子τ,、頭部體線圈與金屬導體表面的距離D、電流強度I和頻率ω參數(shù)來描述,。則線圈特征阻抗可用Z=F(τ, ξ, б, D, I, ω)函數(shù)來表示,。通常我們能做到控制τ, ξ, б, I, ω這幾個參數(shù)在一定范圍內(nèi)不變，則線圈的特征阻抗Z就成為距離D的單值函數(shù),，雖然它整個函數(shù)是一非線性的,，其函數(shù)特征為“S”型曲線，但可以選取它近似為線性的一段,。于此,，通過前置器電子線路的處理，將線圈阻抗Z的變化,，即頭部體線圈與金屬導體的距離D的變化轉(zhuǎn)化成電壓或電流的變化,。輸出信號的大小隨探頭到被測體表面之間的間距而變化，電渦流傳感器就是根據(jù)這一原理實現(xiàn)對金屬物體的位移,、振動等參數(shù)的測量,。

電渦流傳感器系統(tǒng)以其優(yōu)點，廣泛應用于電力,、石油,、化工、冶金等行業(yè),，對汽輪機,、水輪機、發(fā)電機、鼓風機,、壓縮機,、齒輪箱等大型旋轉(zhuǎn)機械的軸的徑向振動、軸向位移,、鑒相器,、軸轉(zhuǎn)速、脹差,、偏心,、油膜厚度等進行在線測量和安全保護，以及轉(zhuǎn)子動力學研究和零件尺寸檢驗等方面,。圖1-1列舉了電渦流傳感器的一些典型應用示意,。前置器根據(jù)探頭線圈阻抗的變化輸出一個與距離成正比的直流電壓。

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