電渦流傳感器使用場合和工作原理

電渦流傳感器使用場合

　　電渦流傳感器能靜態和動態地非接觸、高線性度、高分辨力地測量被測金屬導體距探頭表面的距離。它是一種非接觸的線性化計量工具。電渦流傳感器能準確測量被測體（必須是金屬導體）與探頭端面之間靜態和動態的相對位移變化。電渦流傳感器的原理是，通過電渦流效應的原理，準確測量被測體（必須是金屬導體）與探頭端面的相對位置，其特點是長期工作可靠性好、靈敏度高、抗*力強、非接觸測量、響應速度快、不受油水等介質的影響，常被用于對大型旋轉機械的軸位移、軸振動、軸轉速等參數進行長期實時監測，可以分析出設備的工作狀況和故障原因，有效地對設備進行保護及預維修。

　　電渦流傳感器系統以其*的優點，廣泛應用于電力、石油、化工、冶金等行業，對汽輪機、水輪機、發電機、鼓風機、壓縮機、齒輪箱等大型旋轉機械的軸的徑向振動、軸向位移、鑒相器、軸轉速、脹差、偏心、油膜厚度等進行在線測量和安全保護，以及轉子動力學研究和零件尺寸檢驗等方面。圖1-1列舉了上海航振儀器儀表有限公司的電渦流傳感器的一些典型應用示意。前置器根據探頭線圈阻抗的變化輸出一個與距離成正比的直流電壓。

　　電渦流傳感器工作原理

　　當接通傳感器系統電源時，在前置器內會產生一個高頻信號，該信號通過電纜送到探頭的頭部，在頭部周圍產生交變磁場H1。

　　如果在磁場H1的范圍沒有金屬導體接近，則發射到這一范圍內的能量都會被釋放；反之，如果有金屬導體接近探頭頭部，則交變磁場H1將在導體的表面產生電渦流場，該電渦流場也會產生一個方向與H1相反的交變磁場H2。

　　由于H2的反作用，就會改變探頭頭部線圈高頻電流的幅度和相位，即改變了線圈的有效阻抗。這種變化與電渦流效應有關，也與靜磁學效應有關（與金屬導體的電導率、磁導率、幾何形狀、線圈幾何參數、激勵電流頻率以及線圈到金屬導體的距離參數有關）。

　　假定金屬導體是均質的，其性能是線形和各向同性的，則線圈——金屬導體系統的磁導率u、電導率σ、尺寸因子r、線圈與金屬導體距離δ線圈激勵電流I和頻率ω等參數來描述。因此線圈的阻抗可用函數Z=F（u，σ，r，δ，I，ω）來表示。

　　如果控制u，σ，r，I，ω恒定不變，那么阻抗Z就成為距離的單值函數，由麥克斯韋爾公式，可以求得此函數為一非線形函數，其曲線為“S”型曲線，在一定范圍內可以近似為一線形函數。

　　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體的距離δ的變化轉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，電渦流傳感器就是根據這一原理實現對金屬物體的位移、振動等參數的測量。

　　一般來說，傳感器線圈的阻抗、電感和品質因數的變化與導體的幾何形狀、導電率和磁導率有關。也與線圈的幾何參數、電流的頻率以及線圈到被測導體間距有關。

　　如果控制上述參數中的一個參數改變，其余的不變，那么就可以構成測位移、測溫度、測硬度等的各種傳感器。