電渦流傳感器系統(tǒng)基本原理

　　電渦流傳感器能靜態(tài)和動(dòng)態(tài)地非接觸、高線性度、高精度、高分辨力地測量被測金屬導(dǎo)體表面距探頭表面的相對(duì)位移變化。它是一種非接觸的線性化計(jì)量工具。在高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械和往復(fù)式運(yùn)動(dòng)機(jī)械的狀態(tài)分析，振動(dòng)研究、分析測量中，對(duì)非接觸的高精度振動(dòng)、位移信號(hào)，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。在所有與機(jī)械狀態(tài)有關(guān)的故障征兆中，機(jī)械振動(dòng)測量是性的，這是因?yàn)樗瑫r(shí)含有幅值、相位和頻率的信息。機(jī)械振動(dòng)測量占有優(yōu)勢(shì)的另一個(gè)原因是：它能反應(yīng)出機(jī)械所有的損壞，并易于測量。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)動(dòng)狀態(tài)，主要取決于其核心轉(zhuǎn)軸，而電渦流傳感器，能直接非接觸測量轉(zhuǎn)軸的狀態(tài)，對(duì)諸如轉(zhuǎn)子的不平衡、不對(duì)中、軸承磨損、軸裂紋及發(fā)生磨擦等機(jī)械問題的早期判定，可提供關(guān)鍵的信息。電渦流傳感器以其*工作可靠性好、測量范圍寬、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、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)，在大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)的在線監(jiān)測故障診斷中得到廣泛應(yīng)用。

電渦流傳感器基本原理:

　　探頭、延伸電纜、前置器以及被測體構(gòu)成基本工作系統(tǒng)。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。如果在這一交變磁場的有效范圍內(nèi)沒有金屬材料靠近，則這一磁場能量會(huì)全部損失；當(dāng)有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，電磁學(xué)上稱之為電渦流。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向同性，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和角頻率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(hào)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(shí)現(xiàn)對(duì)金屬物體的位移、振動(dòng)等參數(shù)的測量。

電渦流傳感器工作過程:

　　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、線性溫漂補(bǔ)償、放大歸一處理轉(zhuǎn)化成電壓（電流）變化，zui終完成機(jī)械位移（間隙）的變化，轉(zhuǎn)換成電壓（電流）的變化。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)電渦流位移傳感器的性能與被測體有關(guān)。

來源網(wǎng)：中國航空動(dòng)力機(jī)械研究所科技開發(fā)中心