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一文詳細(xì)了解電渦流位移傳感器的用途以及工作過程

更新時(shí)間:2021-08-19      瀏覽次數(shù):1833
   電渦流位移傳感器廣泛用于電力、石化、冶金、機(jī)械等行業(yè),對大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸位移、軸振動(dòng)、軸轉(zhuǎn)速等參數(shù)進(jìn)行在線實(shí)時(shí)監(jiān)測,可以分析出設(shè)備的工作狀況和故障原因,有效地對設(shè)備進(jìn)行保護(hù)及進(jìn)行預(yù)測性維修??蓽y量位移、振幅、轉(zhuǎn)速、尺寸、厚度、表面不平度等。
  電渦流傳感器能靜態(tài)和動(dòng)態(tài)地非接觸、高線性度、高分辨力地測量被測金屬導(dǎo)體距探頭表面距離。它是一種非接觸的線性化計(jì)量工具。電渦流傳感器能準(zhǔn)確測量被測體(必須是金屬導(dǎo)體)與探頭端面之間靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的相對位移變化。在高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械和往復(fù)式運(yùn)動(dòng)機(jī)械狀態(tài)分析,振動(dòng)研究、分析測量中,對非接觸的高精度振動(dòng)、位移信號,能連續(xù)準(zhǔn)確地采集到轉(zhuǎn)子振動(dòng)狀態(tài)的多種參數(shù)。如軸的徑向振動(dòng)、振幅以及軸向位置。電渦流傳感器以其長期工作可靠性好、測量范圍寬、靈敏度高、分辨率高等優(yōu)點(diǎn),在大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)的在線監(jiān)測與故障診斷中得到廣泛應(yīng)用。
  電渦流位移傳感器系統(tǒng)中的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(dāng)被測金屬體靠近這一磁場,則在此金屬表面產(chǎn)生感應(yīng)電流,與此同時(shí)該電渦流場也產(chǎn)生一個(gè)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(dǎo)率、電導(dǎo)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(dǎo)體表面的距離等參數(shù)有關(guān)。通常假定金屬導(dǎo)體材質(zhì)均勻且性能是線性和各項(xiàng)同性,則線圈和金屬導(dǎo)體系統(tǒng)的物理性質(zhì)可由金屬導(dǎo)體的電導(dǎo)率б、磁導(dǎo)率ξ、尺寸因子τ、頭部體線圈與金屬導(dǎo)體表面的距離D、電流強(qiáng)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(gè)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(gè)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(dǎo)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,傳感器就是根據(jù)這一原理實(shí)現(xiàn)對金屬物體的位移、振動(dòng)等參數(shù)的測量。
  按照電渦流在導(dǎo)體內(nèi)的貫穿情況,傳感器可分為高頻反射式和低頻透射式兩類,但從基本工作原理上來說仍是相似的。
  電渦流位移傳感器工作過程是:當(dāng)被測金屬與探頭之間的距離發(fā)生變化時(shí),探頭中線圈的Q值也發(fā)生變化,Q值的變化引起振蕩電壓幅度的變化,而這個(gè)隨距離變化的振蕩電壓經(jīng)過檢波、濾波、線性補(bǔ)償、放大歸一處理轉(zhuǎn)化成電壓(電流)變化,最終完成機(jī)械位移(間隙)轉(zhuǎn)換成電壓(電流)。由上所述,電渦流傳感器工作系統(tǒng)中被測體可看作傳感器系統(tǒng)的一半,即一個(gè)傳感器的性能與被測體有關(guān)
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