一、電渦流位移傳感器工作原理：

電渦流傳感器系統(tǒng)的工作原理是電渦流效應(yīng)，屬于一種電感式測量原理。電渦流效應(yīng)源自振蕩電路的能量。而電渦流需要在可導(dǎo)電的材料內(nèi)才可以形成。給傳感器探頭內(nèi)線圈導(dǎo)入一個(gè)交變電流,可以在探頭線圈周圍形成一個(gè)磁場。如果將一個(gè)導(dǎo)體放入這個(gè)磁場,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,導(dǎo)體內(nèi)會(huì)激發(fā)出電渦流。根據(jù)楞茲定律,電渦流的磁場方向與線圈磁場正好相反,而這將改變探頭內(nèi)線圈的阻抗值。這個(gè)阻抗值的變化與線圈到被測物體之間的距離直接相關(guān)。傳感器探頭連接到控制器后,控制器可以從傳感器探頭內(nèi)獲得電壓值的變化量,并以此為依據(jù),計(jì)算出對(duì)應(yīng)的距離值,電渦流測量原理可以測量所有導(dǎo)電材料。由于電渦流可以穿透絕緣體,即使表面覆蓋有絕緣體的金屬材料,也可以作為電渦流傳感器的被測物體。獨(dú)特的圈式繞組設(shè)計(jì)在實(shí)現(xiàn)傳感器外形較致緊湊的同時(shí),可以滿足其運(yùn)轉(zhuǎn)于高溫測量環(huán)境的要求。

二、應(yīng)用范圍：

通過測量金屬被測體與探頭端的相對(duì)位置、電渦流位移傳感器感應(yīng)并處理成相應(yīng)的電信號(hào)輸出。傳感器可長期可靠工作、靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)、非接觸測量、響應(yīng)速度快不受油水等介質(zhì)的影響，在大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸位移、軸振動(dòng)、軸轉(zhuǎn)速等參數(shù)進(jìn)行長期實(shí)時(shí)監(jiān)測中被廣泛應(yīng)用，并且被擴(kuò)展到衛(wèi)星發(fā)射、材料鑒定、稱重測量、金屬板厚測量、材料形變量等應(yīng)用領(lǐng)域。

三、電渦流位移傳感器性能參數(shù)：

分辨率：

四、電渦流位移傳感器接線定義：

五、電渦流位移傳感器產(chǎn)品尺寸

ML33傳感器系統(tǒng)有探頭、前置器、電纜以及附件組成。

1、電渦流位移傳感器探頭：

標(biāo)準(zhǔn)型探頭安裝尺寸

通常探頭由線圈、頭部、殼體、高頻電纜、高頻接頭組成。

在制作過程中，探頭頭部體一般采用耐高溫PPS工程塑料，通過“二次注塑”成型將線圈密封其中。使探頭在惡劣的環(huán)境中能可靠工作。由于頭部體線圈直徑?jīng)Q定傳感器系統(tǒng)的線性量程，因此我們通常用頭部體外部直徑來分類和表征各型號(hào)探頭，一般情況下傳感器系統(tǒng)的線性量程大致是探頭頭部直徑的1/2～1/4倍。ML33系列傳感器探頭見圖所示（標(biāo)準(zhǔn)型）：

沉頭式探頭安裝尺寸：

方形式探頭安裝尺寸：

圓形式探頭安裝尺寸：

2、電渦流位移傳感器前置器：

   前置器是整個(gè)傳感器系統(tǒng)的信號(hào)處理中心。一方面，前置器為探頭線圈提供高頻交流激勵(lì)電流使探頭工作；另一方面，前置器通過特殊電路感應(yīng)出探頭頭部體與頭部體前金屬導(dǎo)體的間隙變化，經(jīng)過前置器的處理，產(chǎn)生隨間隙線性變化而變化的電壓或電流輸出信號(hào)。

ML33前置器外形尺寸圖：

六、選型指導(dǎo)：

七、電渦流位移傳感器注意事項(xiàng)

探頭的安裝

●安裝探頭時(shí)，您應(yīng)注意以下幾個(gè)問題:

口各探頭間的距離           口探頭與安裝面的距離

口安裝支架的選擇           口探頭安裝間隙

口探頭所帶電纜的安裝       口電纜轉(zhuǎn)接頭的密封與絕緣

口探頭的抗腐蝕性           口探頭的高壓環(huán)境

●各探頭間的距離

當(dāng)探頭頭部線圈中通過電流時(shí)，在頭部周圍會(huì)產(chǎn)生交變磁場，因此在安裝時(shí)要注意兩個(gè)探頭的安裝距離不能太近，否則兩探頭之間會(huì)通過磁場互相干擾(如下圖各探頭間的距離所示)，在輸出信號(hào)上迭加兩探頭的差頻信號(hào)，造成測量結(jié)果的失真，這種情況我們稱之為相鄰干擾。排除相鄰干擾有關(guān)的因素:被測體的形狀，探頭的頭部直徑以及安裝式。通常情況下探頭之間的zui小距離見下表。

探頭頭部發(fā)射的交變磁場在徑向和橫向上都有一定的擴(kuò)散。 因此在安裝時(shí)，就必須考慮安裝面金屬導(dǎo)體材料的影響，應(yīng)保證探頭的頭部與安裝面之間不小于一定的距離，工程塑料頭部體要完全露出安裝面，否則應(yīng)將安裝面加工成平底孔或倒角，如下圖所示。

1、對(duì)探頭安裝間隙的要求：

安裝探頭時(shí)，應(yīng)考慮傳感器的線性測量范圍和被測間隙的變化量，當(dāng)被測間隙總的變化量與傳感器的線性工作范圍接近時(shí)，尤其要注意（在訂貨選型時(shí)應(yīng)使所選的傳感器線性范圍大于被測間隙的15%以上）。通常，測量振動(dòng)時(shí)，將探頭的安裝間隙設(shè)在傳感器的線性中點(diǎn)；測量位移時(shí)，要根據(jù)位移往哪個(gè)方向變化或往哪個(gè)方向的變化量較大來決定其安裝間隙的設(shè)定。 當(dāng)位移向遠(yuǎn)離探頭端部的方向變化時(shí)，安裝間隙應(yīng)設(shè)定在線性近端；反之，則應(yīng)設(shè)在線性遠(yuǎn)端。

調(diào)整探頭安裝間隙可以采用下列方法：

連接好探頭、延伸電纜、前置器，接通傳感器系統(tǒng)電源，用萬用表電壓檔監(jiān)測前置器的輸出，同時(shí)調(diào)節(jié)探頭與被測面的間隙，當(dāng)前置器的輸出等于安裝間隙所對(duì)應(yīng)的電壓或電流時(shí)（該值可由傳感器校準(zhǔn)數(shù)據(jù)單中查得），再擰緊探頭所帶的兩個(gè)緊固螺母即可。

   　通過測量前置器輸出電壓來確定安裝間隙，有可能會(huì)產(chǎn)生一種假象：當(dāng)探頭頭部還未露出安裝孔時(shí)，由于安裝孔周圍的金屬影響，可能使得前置器的輸出等于安裝間隙所對(duì)應(yīng)的電壓或電流輸出值。探頭調(diào)整到正確的安裝位置，前置器的輸出應(yīng)該是：首先是較大的飽和輸出（此時(shí)探頭還未放進(jìn)安裝孔中），然后是較小的輸出（此時(shí)探頭放進(jìn)安裝孔內(nèi)），繼續(xù)將探頭塞進(jìn)安裝孔，前置器的輸出會(huì)變?yōu)檩^大的輸出（ 此時(shí)探頭頭部露出安裝孔，但與被測面的間隙較大），再繼續(xù)塞進(jìn)探頭，前置器的輸出等于安裝間隙所對(duì)應(yīng)的值，此時(shí)探頭才是正確的安裝間隙。

2、對(duì)初始間隙的要求：

  各種型號(hào)電渦流傳感器，都是在一定的間隙電壓值下它的讀數(shù)才有較好的線性度，所以在安裝傳感器時(shí)必須調(diào)整好合適的初始間隙，對(duì)每一套產(chǎn)品都會(huì)進(jìn)行特性試驗(yàn)，繪出相應(yīng)的特性曲線，工程技術(shù)人員在使用傳感器的時(shí)候必須仔細(xì)研究配套的校驗(yàn)證書，認(rèn)真分析特性曲線，以確定傳感器是否滿足所要測量的間隙，一般傳感器直徑越大所測量間隙也越大。

3、對(duì)探頭支架的要求：

  電渦流傳感器安裝在固定支架上，因此支架的好壞直接決定測量的效果，這就要求支架應(yīng)有足夠的剛度以提高自振頻率，避免或減小被測體振動(dòng)時(shí)支架也同時(shí)受激自振，支架的自振頻率至少應(yīng)為機(jī)械旋轉(zhuǎn)速度的10倍，支架應(yīng)與被測表面切線方向平行，傳感器垂直安裝在支架上，雖然探頭的中心線在垂直方向偏15°角時(shí)對(duì)系統(tǒng)特性沒有影響，但較好還是保證傳感器與被測面垂直。

4、被測體材料對(duì)傳感器測量結(jié)果的影響：

 傳感器特性與被測體的電導(dǎo)率磁導(dǎo)率有關(guān)，當(dāng)被測體為導(dǎo)磁材料（如普通鋼、結(jié)構(gòu)鋼等）時(shí)，由于渦流效應(yīng)和磁效應(yīng)同時(shí)存在，且磁效應(yīng)反作用于渦流效應(yīng)，使得渦流效應(yīng)減弱，即傳感器的靈敏度降低。而當(dāng)被測體為弱導(dǎo)磁材料（如銅，鋁，合金鋼等）時(shí)，由于磁效應(yīng)弱，相對(duì)來說渦流效應(yīng)要強(qiáng)，因此傳感器感應(yīng)靈敏度要高。

        銅：                    14.9V/mm

        鋁：                    14.0V/mm

        不銹鋼（1Cr18Ni9Ti):    10.4V/mm

        45號(hào)鋼：                8.2V/mm

        40CrMo鋼：              8.0V/mm

5、被測體表面加工狀況對(duì)傳感器測量結(jié)果的影響：

被測體正對(duì)探頭的表面光潔度也會(huì)影響測量結(jié)果！不光滑的被測體表面，在實(shí)際的測量應(yīng)用中會(huì)帶來較大的附加誤差，特別是對(duì)于振動(dòng)測量，誤差信號(hào)與實(shí)際的振動(dòng)信號(hào)疊加一起，并且在電氣上很難分離，因此被測表面應(yīng)該光潔，不應(yīng)存在刻痕、洞眼、凸臺(tái)、凹槽等缺陷（對(duì)于特意為鍵相器、轉(zhuǎn)速測量設(shè)置的凸臺(tái)或凹槽除外）。一般對(duì)于振動(dòng)測量的被測表面粗糙度要求在0.4um～0.8um之間；對(duì)于位移測量被測表面粗糙度要求在0.4um～1.6um之間。如果不能滿足，需要對(duì)被測面進(jìn)行衍磨或拋光。

6、被測體表面殘磁效應(yīng)對(duì)傳感器的影響：

  電渦流效應(yīng)主要集中在被測體表面，如果由于加工過程中形成殘磁效應(yīng)，以及淬火不均勻、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)影響傳感器特性。在進(jìn)行振動(dòng)測量時(shí)，如果被測體表面殘磁效應(yīng)過大，會(huì)出現(xiàn)測量波形發(fā)生畸變。

7、被測體表面鍍層對(duì)傳感器的影響：

被測體表面的鍍層對(duì)傳感器的影響相當(dāng)于改變了被測體材料，視其鍍層的材質(zhì)、厚薄，傳感器的靈敏度會(huì)略有變化。

8、被測體表面尺寸對(duì)傳感器的影響：

由于探頭線圈產(chǎn)生的磁場范圍是一定的，而被測體表面形成的渦流場也是一定的。這樣就對(duì)被測體表面大小有一定要求。為了防止電渦流產(chǎn)生的磁場影響儀器的正常輸出安裝時(shí)傳感器頭部四周必須留有一定范圍的非導(dǎo)電介質(zhì)空間，如果在某一部位要同時(shí)安裝兩個(gè)以上的傳感器，就必須考慮是否會(huì)產(chǎn)生交叉干擾，兩個(gè)探頭之間一定要保持規(guī)定的距離。

通常，當(dāng)被測體表面為平面時(shí)，以正對(duì)探頭中心線的點(diǎn)為中心，被測面直徑應(yīng)大于探頭頭部直徑的1.5倍以上；當(dāng)被測體為圓軸且探頭中心線與軸心線正交時(shí)，一般要求被測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，被測體表面越小，靈敏度下降越多。當(dāng)被測體表面大小與探頭頭部直徑相同，其靈敏度會(huì)下降到72%左右。被測體的厚度也會(huì)影響測量結(jié)果。被測體中電渦流場作用的深度由頻率、材料導(dǎo)電率、導(dǎo)磁率決定。因此如果被測體太薄，將會(huì)造成電渦流作用不夠，使傳感器靈敏度下降，一般要求厚度大于0.1mm以上的鋼等導(dǎo)磁材料及厚度大于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。

9、高頻同軸電纜對(duì)傳感器的影響：

  高頻同軸電纜也是影響電渦流傳感器電氣性能的一個(gè)主要原因。由于傳感器工作在高頻狀態(tài)（振蕩頻率約1MHZ左右），所以高頻同軸電纜的頻率衰減、溫度特性、阻抗、長度等都成為影響傳感器性能的因素！

10、外界磁場對(duì)傳感器的影響：

   電渦流傳感器屬于電感式傳感器，由于其主要作用原理就是電渦流效應(yīng)，所以，對(duì)于外界磁場的影響在工程應(yīng)用中應(yīng)該充分考慮！強(qiáng)的外界磁場肯定會(huì)影響傳感器的性能。

   對(duì)于外界靜磁場，由于靜磁場強(qiáng)度是一定的，方向與渦流磁場可能呈現(xiàn)現(xiàn)各種狀況，而一旦外界靜磁場方向確定，其對(duì)渦流磁場的干擾也是一定的了。所以在實(shí)際的工程應(yīng)用中，靜磁場的影響可以通過現(xiàn)場的試驗(yàn)測量出傳感器靈敏度的變化，通過后續(xù)電路或軟件算法排除。

   對(duì)于外界交變磁場，例如大型勵(lì)磁機(jī)、頻繁啟動(dòng)的大型電機(jī)、啟動(dòng)機(jī)等，其磁場方向和強(qiáng)度都可能不是一個(gè)確定的值，因而產(chǎn)生的交變磁場對(duì)渦流磁場的影響也是交變的。所以，在工程應(yīng)用中應(yīng)該盡量使電渦流傳感器遠(yuǎn)離交變磁場的作用范圍，或采取磁場屏蔽措施使產(chǎn)生的影響zui小。