電渦流位移傳感器摘要：隨著現(xiàn)代測量、控制盒自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，傳感器技術(shù)越來越受到人們的重視。特別是近年來，由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及生態(tài)平衡的需要，傳感器在各個(gè)領(lǐng)域的作用也日益顯著。傳感器技術(shù)的應(yīng)用在許多個(gè)發(fā)達(dá)國家中，已經(jīng)得到普遍重視。電渦流傳感器已成為目前電測技術(shù)中非常重要的檢測手段，廣泛的應(yīng)用于工程測量和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中。關(guān)鍵詞：電渦流式傳感器傳感器技術(shù)Abstract:Withmodernmeasurement,controlboxofautomationtechnologydevelopment,thesensortechnologyismoreandmoreattentionbypeople.Especiallyinrecentyears,duetothedevelopmentofscienceandtechnologyandecologicalbalancetheneed,sensorinvariousfieldsarealsoincreasinglysignificantrole.Thesensortechnologyapplicationinmanydevelopedcountries,hasbeenpaidattentionto.Theeddycurrentsensorhasbecometheelectricalmeasurementtechnologyisveryimportantmeansofdetection,widelyusedinengineeringsurveyandscientificexperiments.Keywords:Eddycurrentsensor,sensortechnology.1.電渦流位移傳感器的工作原理：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。在高振動(dòng)研究、分析測量中，對非接觸的高圖1-2電渦流作用原理圖速旋轉(zhuǎn)機(jī)械和往復(fù)式運(yùn)動(dòng)機(jī)械狀態(tài)分析，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。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)測與故障診振動(dòng)研究、分析測量中，對非接觸的高圖1-2電渦流作用原理圖從轉(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)，主要取決于其核心一轉(zhuǎn)軸，而電渦流傳感器，能直接非接觸測量轉(zhuǎn)軸的狀態(tài)，對諸如轉(zhuǎn)子的不平衡、不對中、軸承磨損、軸裂紋及發(fā)生摩擦等機(jī)械問題的早期判定，可提供關(guān)鍵的信息。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)原理，塊狀金屬導(dǎo)體置于變化的磁場中或在磁場中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)將產(chǎn)生呈渦旋狀的感應(yīng)電流，此電流叫電渦流，以上現(xiàn)象稱為電渦流效應(yīng)。而根據(jù)電渦流效應(yīng)制成的傳感器稱為電渦流式傳感器。圖1T傳感器輸出特性曲線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6、磁導(dǎo)率&、尺寸因子T、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3參數(shù)來描述。則線圈特征阻抗可用Z=F(t,&,6,D,I,3)函數(shù)來表示。通常我們能做到控制T,&,6,I,3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)對金屬物體的位移、振動(dòng)等參數(shù)的測量?！狪i11—土|槍卜商、_卜|詢僧I卜上廉11云“斕金知體圖1-3傳感器原理框圖其工作過程是：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)電渦流位移傳感器的性能與被測體有關(guān)。二.電渦流傳感器的典型應(yīng)用電渦流傳感器系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于電力、石油、化工、冶金等行業(yè)和一些科研單位。對汽輪機(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)行在線丈量和保護(hù)。（1）軸向位移測量對于許多旋轉(zhuǎn)機(jī)械，包括蒸汽輪機(jī)、燃汽輪機(jī)、水輪機(jī)、離心式和軸流式壓縮機(jī)、離心泵等，軸向位移是一個(gè)十分重要的信號(hào)，過大的軸向位移將會(huì)引起過大的機(jī)構(gòu)損壞。軸向位移的測量，可以指示旋轉(zhuǎn)部件與固定部件之間的軸向間隙或相對瞬時(shí)的位移變化，用以防止機(jī)器的破壞。（2）振動(dòng)測量測量徑向振動(dòng)，可以由它看到軸承的工作狀態(tài)，還可以看到轉(zhuǎn)子的不平衡，不對中等機(jī)械故障?？梢蕴峁τ谙铝嘘P(guān)鍵或基礎(chǔ)機(jī)械進(jìn)行機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測所需要的信息：工業(yè)透平，蒸汽/燃汽壓縮機(jī)，空氣/特殊用途氣體，動(dòng)力發(fā)電透平，蒸汽、燃汽、水利，電動(dòng)馬達(dá)、發(fā)電機(jī)等等。（3）脹差測量對于汽輪發(fā)電機(jī)組來說，在其啟動(dòng)和停機(jī)時(shí)，由于金屬材料的不同，熱膨脹系數(shù)的不同，以及散熱的不同，軸的熱膨脹可能超過殼體膨脹；有可能導(dǎo)致透平機(jī)的旋轉(zhuǎn)部件和靜止部件（如機(jī)殼、噴嘴、臺(tái)座等）的相互接觸，導(dǎo)致機(jī)器的破壞。因此脹差的測量是非常重要的。（4）轉(zhuǎn)速測量對于所有旋轉(zhuǎn)機(jī)械而言，都需要監(jiān)測旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速是衡量機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)的一個(gè)重要指標(biāo)。而電渦流傳感器測量轉(zhuǎn)速的優(yōu)越性是其它任何傳感器測量沒法比的，它既能響應(yīng)零轉(zhuǎn)速，也能響應(yīng)高轉(zhuǎn)速，抗干擾性能也非常強(qiáng)。三：國內(nèi)外廠家產(chǎn)品介紹國外：（1）德國MICRO-EPSION公司的電渦流位移傳感器eddyNCDT3010是滿足絕大多數(shù)應(yīng)用的通用型產(chǎn)品。品牌：德國ME，操作簡單可靠，量程從0.5???15mm可選，是高端OEM解決方案的最佳選擇。其價(jià)格為26000元/套，相對比較昂貴?。?）德國申克電渦流傳感器，品牌：德國申克，型號(hào)：電渦流傳感器IN-081，種類：位移，價(jià)格：5元！國內(nèi)：（1）上海促越實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的電渦流位移傳感器85811-01+85745-01，品牌：電渦流傳感器，價(jià)格為1580元。（2）秦皇島佳盟測控技術(shù)有限公司生產(chǎn)的DWL-01B電渦流位移傳感器，品牌：佳盟測控，其價(jià)格為3200元。（3）北京一航華科科技有限公司生產(chǎn)的YHW軍工級電渦流位移傳感器，品牌：一航華科，其價(jià)格為1800元。四：電渦流位移傳感器應(yīng)用實(shí)例偏心是在低轉(zhuǎn)速的情況下，電渦流傳感器系統(tǒng)可以對軸彎曲程度的測量，這種彎曲可由下列情況引起：原有的機(jī)械彎曲，臨時(shí)溫升導(dǎo)致的彎曲，在靜止?fàn)顟B(tài)下，必然有些向下彎曲，有時(shí)也叫重力彎曲，外力造成的彎曲。偏心的測量，對于評價(jià)旋轉(zhuǎn)機(jī)械全面的機(jī)械狀態(tài)，是非常重要的。特別是對于裝有透平監(jiān)測儀表系統(tǒng)（TSI）的汽輪機(jī)，在啟動(dòng)或停機(jī)過程中，偏心測量已成為不可少的測量項(xiàng)目。它使你能看到由于受熱或重力所引起的軸彎曲的幅度。轉(zhuǎn)子的偏心位置，也叫軸的徑向位置，它經(jīng)常用來指示軸承的磨損，以及加載荷的大小。如由不對中導(dǎo)致的那種情況，它同時(shí)也用來決定軸的方位角，方位角可以說明轉(zhuǎn)子是否穩(wěn)定。五：總結(jié)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(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。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。通過這次作業(yè)，查閱資料可以發(fā)現(xiàn)，傳感器在我們的生活中是不可或缺的，起了很大的作用！六：參考文獻(xiàn)楊理踐，劉佳欣，高松巍，王峻峰，謝玲，大位移電渦流傳感器的設(shè)計(jì)，儀表技術(shù)與傳感器，2009年第2期劉敏，孫長生，電渦流式振動(dòng)位移傳感器應(yīng)用和運(yùn)行分析，浙江電力，2009年第2期王欣威，慕麗，基于LabVIEW的電渦流位移傳感器測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究，機(jī)床與液壓，2009年第9期羅承剛，電渦流位移傳感器線圈電磁場仿真分析，傳感器與微系統(tǒng)，2009年第3期浦鐵成，白品，電渦流位移傳感器線圈優(yōu)化設(shè)計(jì)，北華大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2009年第3期邵愛霞，趙輝，劉偉文，基于MSP430的定頻調(diào)幅式電渦流傳感器位移測量系統(tǒng)，計(jì)量技術(shù)，2009年第4期趙耿，劉聰，蔣華，一種角位移電渦流傳感器的原理及應(yīng)用，儀表技術(shù)與傳感器，2010年第7期GOL’DSHTEINAE，BUTENKOEV.Eddy一currenttransducermeasuringspatial，magneticfieldcomponentsofdifferentfrequencies.RussianJournalofNondestructiveTesting.2009.37(5):337一344.SUNDOVIKIIVA，URARORAI，VASECHKINGTP，etal.Astudy0fcellulardecayinaustenitealloysusinganapplicationedd