電渦流傳感器

電渦流傳感器

是由前置放大器和組合構(gòu)成，是一種非接觸式的線性化傳感系統(tǒng)器主要用來測(cè)量探頭與被測(cè)物體之間靜態(tài)和動(dòng)態(tài)距離，被測(cè)物體一般為鐵氧體，探頭的交變電磁場(chǎng)被鐵氧體所吸收，傳感器的電子電路感應(yīng)并處理該變化量，由此得到被測(cè)物體的位移量。具有長期工作可靠性好、測(cè)量范圍寬、靈敏度高、分辨率高、響應(yīng)速度快、抗干擾力強(qiáng)、不受油污等介質(zhì)的影響等優(yōu)點(diǎn),因此 在大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷中得到廣泛應(yīng)用。

軸向位置測(cè)量：它可指示止推軸承的磨損或潛在的軸承失效的可能性。
徑向振動(dòng)測(cè)量： 可指出軸承的工作狀況，并可測(cè)出諸如轉(zhuǎn)子的不平衡，不對(duì)中以及軸裂紋等機(jī)械故障。
軸在軸承內(nèi)的平均徑向位置：它可用來決定方位角，它也是轉(zhuǎn)速是否穩(wěn)定，軸是否對(duì)中的一種指示。
鍵相器信號(hào)：是為測(cè)量軸的旋轉(zhuǎn)速度以及相位角之用。
偏心度：對(duì)于大小透平機(jī)械，在啟動(dòng)時(shí)，需要測(cè)量軸的彎曲，即偏心度。

傳感器主要用來測(cè)量探頭與被測(cè)物體之間靜態(tài)和動(dòng)態(tài)距離，被測(cè)物體一般為鐵氧體，探頭的交變電磁場(chǎng)被鐵氧體所吸收，傳感器的電子電路感應(yīng)并處理該變化量，由此得到被測(cè)物體
的位移量

旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸系的位移、振動(dòng)、轉(zhuǎn)速、膨脹、偏心、油膜厚度的在線監(jiān)測(cè)，產(chǎn)品的機(jī)械尺寸、厚度、表面不平度檢測(cè)。
工業(yè)過程自動(dòng)化的限位、計(jì)數(shù)及其它精密控制，可在石化、冶金、鋼鐵、電力、航空航天、制藥、機(jī)械制造等行業(yè)廣泛應(yīng)用。

傳感器能動(dòng)態(tài)、非接觸地測(cè)量被測(cè)金屬導(dǎo)體與探頭端面的相對(duì)振動(dòng)位移（如軸振動(dòng)等）。
傳感器能靜態(tài)、非接觸地測(cè)量被測(cè)金屬導(dǎo)體與探頭端面的相對(duì)位移（如軸向位移、脹差等）。
在工程振動(dòng)中，旋轉(zhuǎn)機(jī)械和往復(fù)式運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械的運(yùn)行狀態(tài)及運(yùn)行故障分析，采用振動(dòng)監(jiān)測(cè)是性的方法，它有時(shí)實(shí)性。對(duì)于轉(zhuǎn)子的不平衡、兩個(gè)連接轉(zhuǎn)子的不對(duì)中、軸承磨損、軸裂紋及轉(zhuǎn)子葉片同殼體的動(dòng)靜碰磨等故障現(xiàn)象主要反映在振動(dòng)的幅值、相位和頻率等方面的變化，這些都是zui關(guān)鍵的信息并且都是易于測(cè)量的。
具有長期工作可靠性高，非接觸測(cè)量，抗力強(qiáng)，不受油水等介質(zhì)的影響，應(yīng)用面廣，結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn)。多用于對(duì)大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸振動(dòng)、軸向位移、軸轉(zhuǎn)速、殼體膨脹等的長期實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，有效的保護(hù)設(shè)備的安全運(yùn)行。也可對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢(shì)分析及故障診斷，以達(dá)到預(yù)測(cè)維護(hù)及排除故障的目的。傳感器的應(yīng)用
徑向振動(dòng)測(cè)量：它可指出軸承的工作狀況，并可測(cè)出諸如轉(zhuǎn)子的不平衡，不對(duì)中以及軸裂紋等機(jī)械故障
軸向位置測(cè)量：它可指示止推軸承的磨損或潛在的軸承失效的可能性
軸在軸承內(nèi)的平均徑向位置：它可用來決定方位角，它也是轉(zhuǎn)速是否穩(wěn)定，軸是否對(duì)中的一種指示。

偏心度：對(duì)于大小透平機(jī)械，在啟動(dòng)時(shí)，需要測(cè)量軸的彎曲，即偏心度。
鍵相器信號(hào)：是為測(cè)量軸的旋轉(zhuǎn)速度以及相位角之用。

環(huán)境指標(biāo):

前置器工作溫度：-40℃～+65℃
探頭和延伸電纜：-40℃～+125℃
相對(duì)濕度： 95%，不冷凝感器廣泛應(yīng)用于電力、石油、化工、冶金等科研單位。對(duì)汽輪機(jī)、水輪機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、空分機(jī)、齒輪箱、大型冷卻泵等大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸的徑向振動(dòng)、軸向位移、鍵相器、軸轉(zhuǎn)速、脹差、偏心、以及轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)研究和零件尺寸檢驗(yàn)等進(jìn)行在線測(cè)量和保護(hù)。探頭是采集信號(hào)的部件。探頭線圈采用特殊合金元素，大大降低了電渦流傳感器系統(tǒng)的溫度漂移系數(shù)值，提高了測(cè)量。是渦流傳感器的技術(shù)改革，探頭有Ф5~Ф50多種規(guī)格供選擇，可滿足不同測(cè)量的需要，探頭是傳感器系統(tǒng)的必要組成部分。　被測(cè)體（如旋轉(zhuǎn)軸）的材質(zhì)、形狀等因素對(duì)傳感器系統(tǒng)的測(cè)量結(jié)果有著直接的影響。被測(cè)體是傳感器測(cè)量系統(tǒng)的一部分。標(biāo)準(zhǔn)傳感器采用的測(cè)試材料為AISI4140鋼，特殊材料用戶可與公司通過約定。靈敏度：　橫坐標(biāo)：探頭直徑縱坐標(biāo)：輸出方式Φ5 (2mm)Φ8(2mm)Φ11(4mm)Φ25  (12.5mm)Φ50 (25mm)-2V~-18V-7.87V

-7.87V-3.94V-0.787V-0.4V-4V~-20V-8V-8V-4V4~20mA8mA8mA4mA1.28mA0.64mA
線性量程、線性范圍、線性誤差、被測(cè)面積直徑
探頭直徑（mm）線性量程 
（mm）線性起始點(diǎn) 
（mm）線性誤差被測(cè)面積直徑 
（mm）Ф520.25±1﹪Ф12Ф820.25±1﹪Ф18Ф1140.5±1﹪Ф33Ф2512.50.63±2﹪Ф68Ф50253.0±2﹪Ф130
 高頻電纜：用于連接探頭頭部到前置器。高頻電纜選用雙屏蔽電纜，電纜芯線采用合金材料制成，是耐高溫的射頻同軸電纜。通常約定電纜長度有（0.5m、1.5m、1.0m、2.0m、4.0m、5.0m、6.0m、8.0m、9.0m、10.0m）供用戶選擇。如需選擇延伸電纜，則必須確保系統(tǒng)總的電纜長度（探頭電纜線線長+延伸電纜線長）為（3.5m、4.0m、4.5m、5.0m、5.5m、6.0m、6.5m、7.0m、7.5m、8.0m、8.5m、9.0m、9.5m、10.0m）。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用環(huán)境需要，探頭所帶電纜可配不銹鋼鎧裝管(外加聚四氟管（耐高溫350℃）)，以保護(hù)電纜不受損壞和防止過線孔漏油。探頭頭部材料：PPS工程塑料；殼體材料：1Cr18Ni9Ti耐酸堿不銹鋼；電纜外表皮材料：聚四氟乙烯，這些材料可以抵抗絕大多數(shù)化學(xué)物質(zhì)的腐蝕，但有些化學(xué)物質(zhì)仍可能會(huì)對(duì)探頭造成腐蝕，安裝時(shí)應(yīng)注意被測(cè)體的環(huán)境是否安全。
對(duì)探頭的抗腐蝕性說明：
■探頭可以連續(xù)接觸下列物質(zhì)：
空氣、水、汽油、酒精、潤滑油、、硫酸、氫氧化鈉
■探頭不可以連續(xù)接觸下列物質(zhì)：
無氧水、苯甲酸、硝酸、二氧化碳（過量）、磷（濕的）、、二氧化硫、98%硫酸、鹽酸
■探頭的高壓、高溫環(huán)境
探頭頭部能承受14Mpa的壓力，一般型探頭能承受220℃的溫度環(huán)境。被測(cè)體對(duì)傳感器系統(tǒng)的影響
▲ 傳感器系統(tǒng)的校準(zhǔn)及其，取決于被測(cè)體的一些特性：
u 被測(cè)體材料
u 被測(cè)體表面尺寸
u 被測(cè)體表面磁效應(yīng)
u 被測(cè)體表面平整度
u 被測(cè)體表面鍍層材質(zhì)
▲ 被測(cè)體材料對(duì)特性的影響
傳感器特性與被測(cè)體的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率有關(guān)。當(dāng)被測(cè)體為導(dǎo)磁材料（如普通鋼、結(jié)構(gòu)鋼等）時(shí)，由于效應(yīng)和磁效應(yīng)同時(shí)存在，磁效應(yīng)反作用于渦流效應(yīng)使得渦流效應(yīng)弱，因此傳感器的靈敏度降低；而當(dāng)被測(cè)體為弱導(dǎo)磁材料（如銅、鋁、合金鋼等）時(shí)，由于磁效應(yīng)弱、渦流效應(yīng)相對(duì)強(qiáng)，因此傳感器感應(yīng)靈敏度高。
下表列出同一套Φ8探頭傳感器測(cè)量幾種典型材料的輸出平均靈敏度：
AISI41410 7.87（8.0）mV/um
45#鋼 7.97（8.1）mV/um
不銹鋼 10.41 mV/um
鋁 14.1 mV/um
銅 15.0 mV/um
▲ 被測(cè)體表面尺寸對(duì)系統(tǒng)特性的影響
由于探頭線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)范圍及被測(cè)體表面形成的渦流場(chǎng)都是一定的，這樣就對(duì)被測(cè)體表面大小有一定要求。通常，當(dāng)被測(cè)體表面為平面時(shí)，以正對(duì)探頭中心線的點(diǎn)為中心，被測(cè)面直徑應(yīng)大于探頭頭部直徑的1.5倍以上；當(dāng)被測(cè)體為圓軸且探頭中心線與軸心線正交時(shí)，一般要求被測(cè)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(cè)體表面越小，靈敏度下降越多。
被測(cè)體的厚度也會(huì)影響測(cè)量結(jié)果，被測(cè)體中電渦流場(chǎng)作用的大小由頻率、材料導(dǎo)電率、導(dǎo)磁率決定，因此如果被測(cè)體太薄，將會(huì)造成電渦流作用不夠，使傳感器靈敏度下降。一般要求被測(cè)體使用厚度大于0.1mm以上的鋼等導(dǎo)磁材料或厚度大于0.05mm以上的銅、鋁等弱導(dǎo)磁材料，則靈敏度不會(huì)受其厚度的影響。
▲ 被測(cè)體表面磁效應(yīng)對(duì)系統(tǒng)特性的影響
效應(yīng)主要集中在被測(cè)體表面，如果由于加工過程中形成殘磁效應(yīng)或淬火不均勻、硬度不均勻、金相組織不均勻、結(jié)晶結(jié)構(gòu)不均勻等都會(huì)影響傳感器性能。
API670標(biāo)準(zhǔn)推薦被測(cè)體表面殘磁不超過0.5微特斯拉。在進(jìn)行振動(dòng)測(cè)量時(shí)，如果被測(cè)體表面殘磁效應(yīng)過大，會(huì)出現(xiàn)測(cè)量波形發(fā)生畸變。
▲ 被測(cè)體表面平整度對(duì)系統(tǒng)特性的影響
不規(guī)則的被測(cè)體表面，會(huì)給實(shí)際的測(cè)量帶來附加誤差，因此要求被測(cè)體表面應(yīng)平整光滑，不應(yīng)存在凸起、洞眼、劃痕、凹槽等缺陷。一般來說，對(duì)于振動(dòng)測(cè)量的被測(cè)表面粗糙程度要求在0.4um～0.8um之間，對(duì)于位移測(cè)量則要求在0.4um～1.6um之間。
▲ 被測(cè)體表面鍍層材料對(duì)系統(tǒng)特性的影響
被測(cè)體表面的鍍層對(duì)傳感器的影響相當(dāng)于改變了被測(cè)體材料。鍍層的材質(zhì)、薄厚會(huì)略微改變傳感器的靈敏度。因?yàn)樘筋^能探測(cè)到被測(cè)體表層材質(zhì)之下，其靈敏度會(huì)受鍍層厚度及其特性的影響，一般要求鍍層一定要均勻，并且有一定的厚度。