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電渦流傳感器
閱讀�19541�(shí)間:2010-11-08 16:13:45

  電渦�傳感�是一種非接觸式的線性化�(cè)量工�。它建立在渦流效�(yīng)的原理上,不但可以實(shí)�(xiàn)非接觸地�(cè)量物體表面為金屬�(dǎo)體的多種物理�,也可用于無(wú)損探傷。并�,它具有�(zhǎng)期工作可靠性好、測(cè)量范圍寬、靈敏度��分辨�高、響�(yīng)速度�、抗干擾力強(qiáng)、不受油污等介質(zhì)的影響等�(yōu)�(diǎn),主要作用于大型旋�(zhuǎn)�(jī)械在線狀�(tài)�(jiān)�(cè)與故障診斷中�

剖析

  電渦流傳感器系統(tǒng)由傳感器探頭與殼�、前置器、電纜和接頭三部分組��

電渦流傳感器的配置

  傳感器探頭是傳感器感受被�(cè)信號(hào)的部分,它由繞在非金屬骨架上的矩形截面線圈組�;傳感器殼體用于固定傳感器頭部,并作為測(cè)試時(shí)的裝夾結(jié)�(gòu),一般用不銹鋼制成,上面加工成標(biāo)�(zhǔn)螺紋并備有螺��

  前置器是一�(gè)能屏蔽外界干擾信�(hào)的金屬盒�,內(nèi)裝有全部�(cè)量電�,并用環(huán)氧樹(shù)脂灌�。外殼上有三�(gè)端子分別為電源、公共端和輸出端,一�(gè)接頭與電纜相連�

  延長(zhǎng)電纜為耐高溫射頻電�,其兩端的接頭是傳感器探頭與前置器相連接而設(shè)�。電纜長(zhǎng)度為5M�9M�

  其工作過(guò)程是,當(dāng)被測(cè)金屬與探頭之間距離發(fā)生變化時(shí),探頭中線圈的電感量�(fā)生變化,電感量的變化引起了振蕩器的振蕩電壓幅度變�,這�(gè)隨距離變化的振蕩電壓�(jīng)檢波,濾波和線性較正后變成了與位移成正比的電壓��

  主要�(yīng)用場(chǎng)合有�

  軸轉(zhuǎn)速測(cè)�、軸位移�(cè)量、軸振動(dòng)和軸的軌跡測(cè)�、軸�(duì)中測(cè)量、軸偏心�(cè)�、差脹測(cè)�、殼脹測(cè)�、轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡、軸承油膜厚度測(cè)�

工作原理

  電渦流傳感器的基本原理是通過(guò)�(cè)量L、Z、Q的變化量�(lái)�(cè)量位��

  電渦流傳感器主要由一�(gè)扁平線圈�(gòu)成。圖1為電渦流傳感器原理圖�

電渦流傳感器的原理圖

在離線圈(電渦流傳感器)1某一距離d(可變)處有一塊金屬板�(dǎo)�(被測(cè)�)2。當(dāng)線圈中通以頻率� 的高頻交變電流i �(shí),線圈周?chē)惝a(chǎn)生一高頻交變的磁�(chǎng) 。在此磁�(chǎng)范圍的金屬板�(nèi)便會(huì)�(chǎn)生高頻感�(yīng)電流i。,由于這種電流在導(dǎo)體內(nèi)呈閉合旋渦形狀,故�(chēng)之為渦流。同�(shí),此電渦流也將產(chǎn)生一�(gè)交變磁場(chǎng) 。根�(jù)有關(guān)電磁定律,電渦流磁場(chǎng)總是抵抗原磁�(chǎng)的存�,使�(dǎo)體內(nèi)�(chǎn)生電渦流損耗,并引起原邊線圈的等效電感L、等效阻抗z和品�(zhì)因素Q降低�

  電感量L的變化大小與線圈的外形尺寸r、被�(cè)距離d、金屬體材料的電阻率ρ、磁�(dǎo)率�、激�(lì)電流i及激�(lì)電流角頻率ω等因素有關(guān),即�(duì)指定的傳感器探頭,若金屬�(dǎo)體為某一均質(zhì)材料,激�(lì)電流是穩(wěn)頻穩(wěn)幅的,則r,�、�、ω、i均為定�,L僅與被測(cè)距離d有關(guān),即等效電感L的變化可近似�(rèn)為是距離d變化的單值函�(shù)�

  事實(shí)�,金屬導(dǎo)體內(nèi)的渦流難以直接測(cè)�,但渦流所�(chǎn)生的磁場(chǎng)�(duì)原激�(lì)磁場(chǎng)�(chǎn)生影�,使原邊線圈的等效電感L、等效阻抗Z和品�(zhì)因素Q�(fā)生變化�

  

電渦流檢�(cè)

  電渦流檢�(cè)的工作原理是檢測(cè)激�(lì)線圈磁場(chǎng)和感�(yīng)渦流磁場(chǎng)之間的交互作用。當(dāng)敏感線圈通入交流電流�(shí),線圈周?chē)蜁?huì)�(chǎn)生交變磁�(chǎng),如�1(a),如果此時(shí)將金屬導(dǎo)體耙材移入此交變磁�(chǎng)�,耙材表面就會(huì)感應(yīng)出電渦流,而此電渦流又�(huì)�(chǎn)生一�(gè)磁場(chǎng),該磁場(chǎng)的方向與原線圈磁�(chǎng)的方向正好相反,而減弱了原磁�(chǎng)�

  �1 電渦流檢�(cè)的原�

電渦流的檢測(cè)原理圖

  電渦流傳感器通常有兩種檢�(cè)方法。一種是單線圈檢�(cè)的方�,通過(guò)檢測(cè)敏感線圈阻抗的變化來(lái)反映磁場(chǎng)的變化情況。線圈的等效阻抗z一般可表示為函�(shù)�

  Z=F(�,�,f,x,r�

  式中:�,μ分別是被測(cè)金屬�(dǎo)體的電導(dǎo)率和磁導(dǎo)�;f是激�(lì)信號(hào)的頻率;x是線圈與金屬�(dǎo)體的距離;r是線圈的尺寸因子,與線圈的結(jié)�(gòu)、形狀以及尺寸相關(guān)�

  可見(jiàn),線圈阻抗的變化完整而且地反映了被測(cè)金屬�(dǎo)體的電渦流效�(yīng)。實(shí)際檢�(cè)�(shí),對(duì)不需要的影響因素加以控制,就可以�(shí)�(xiàn)�(duì)上式中某�(gè)相關(guān)量的檢測(cè)。作為接近式傳感器,線圈到金屬耙材之間的距離與線圈的阻抗直接相�(guān),而檢�(cè)金屬表面或近表面的缺陷時(shí),缺陷的存在將引起被�(cè)�(dǎo)體電�(dǎo)率和磁導(dǎo)率的變化,�(jìn)而使線圈的阻抗參�(shù)�(fā)生改��

  另一種方法是雙線圈檢�(cè),如�1(b�,通過(guò)使用另外一�(gè)線圈作為檢測(cè)線圈,檢�(cè)這兩�(gè)磁場(chǎng)的疊加效�。根�(jù)法拉第電磁感�(yīng)定律,檢�(cè)線圈中將�(huì)�(chǎn)生一�(gè)感應(yīng)電動(dòng)�(shì)�

  式中:ψ是通過(guò)線圈的交變磁�(chǎng)的磁通量;n是線圈的繞線圈數(shù)�

  通過(guò)�(cè)量檢�(cè)線圈中產(chǎn)生的電壓即可非常容易地得到磁�(chǎng)的變化情況�

�(guī)范要�

  探頭、延伸電纜在-20℃~150�,前置器�-20℃~+85�;相�(duì)濕度95[%]�(huán)境中。在室溫22�,被�(cè)體材料為AISI4140(42CrMoA�),電源-24VDC(電源輸出電流不小于50mA,紋波小�10mV�,負(fù)�10KΩ條件�,系�(tǒng)滿足�

  � 供電電壓每變�1V,輸出變化小�1.8mV�

  � 前置器功耗不大于12mA�

  � 輸出阻抗不大�10�,輸出電�50mA(輸出方式出恒流外),驅(qū)�(dòng)信號(hào)電纜�(zhǎng)�300m�

  � 頻率響應(yīng)DC 0�10KHz�(�(duì)Ф3、�5、�8、�10而言,在0�-3dB�300米接線條件下�(cè)�)

  � 線性誤差�1[%](包括互換性誤差在�(nèi),�3mm、�4mm、�5mm、�8mm、�10mm、�11mm、�14mm探頭�(guī)格而言�

  線性量程、線性范�、線性誤差、最小被�(cè)面積

  探頭直徑(mm) 線性量程(mm� 線性起始點(diǎn)(mm� 線性誤� 最小被�(cè)面積(mm�

  3 0.5 0.4 ±1[%] Ф9

  Ф4 1 0.5 ±1[%] Ф10

  Ф5 2 0.6 ±1[%] Ф15

  Ф8 2 0.7 ±1[%] Ф18

  Ф10 3 0.7 ±1[%] Ф26

  Ф11 4 1.2 ±1[%] Ф33

  Ф14 5 2.0 ±1[%] Ф42

  Ф16 6 2.0 ±1[%] Ф48

  Ф18 8 2.0 ±1[%] Ф54

  Ф22 10 2.0 ±1[%] Ф62

  Ф25、�35 12.5 2.5 ±2[%] Ф68

  Ф32 12 3.0 ±1[%] Ф68

  Ф32 14 3.0 ±1[%] Ф90

  Ф32 16 3.0 ±1[%] Ф90

  Ф36 20 3.0 ±2[%] Ф85

  Ф50 25 3.0 ±2[%] Ф105

  Ф60 50 3.0 ±4[%] Ф150

  靈敏�

  � 靈敏度誤差≤±2[%]

維庫(kù)電子�,電子知�(shí),一查百��

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