电涡流传感器:一文读懂电涡流传感器

2021/11/03 03:05 · 传感器知识资讯 ·  · 电涡流传感器:一文读懂电涡流传感器已关闭评论
摘要:

电涡流传感器:一文读懂电涡流传感器原标题:一文读懂电涡流传感器文|传感器技术(WW_CGQJS)电感线圈产生的磁力线经过金属导体时,金属导体就会产生感应电流,且呈闭合回路,类似于水涡流形状,故称之为电涡流也叫做电涡流效应,其实是电磁感应原理的延伸。传感器探头里有小型线圈,由控制器控制产生震荡电磁场,当接近被测体时,被测体表

电涡流传感器:一文读懂电涡流传感器  第1张

电涡流传感器:一文读懂电涡流传感器

原标题:一文读懂电涡流传感器

文 | 传感器技术(WW_CGQJS)

电感线圈产生的磁力线经过金属导体时,金属导体就会产生感应电流,且呈闭合回路,类似于水涡流形状,故称之为电涡流也叫做电涡流效应,其实是电磁感应原理的延伸。

传感器探头里有小型线圈,由控制器控制产生震荡电磁场,当接近被测体时,被测体表面会产生感应电流,而产生反向的电磁场。这时电涡流传感器根据反向电磁场的强度来判断与被测体之间的距离。注意:电涡流传感器要求被测体必须是导体。

电涡流传感器的工作原理

当接通传感器系统电源时,在前置器内会产生一个高频信号,该信号通过电缆送到探头的头部,在头部周围产生交变磁场H1。

如果在磁场H1的范围没有金属导体接近,则发射到这一范围内的能量都会被释放;反之,如果有金属导体接近探头头部,则交变磁场H1将在导体的表面产生电涡流场,该电涡流场也会产生一个方向与H1相反的交变磁场H2。

由于H2的反作用,就会改变探头头部线圈高频电流的幅度和相位,即改变了线圈的有效阻抗。这种变化与电涡流效应有关,也与静磁学效应有关(与金属导体的电导率、磁导率、几何形状、线圈几何参数、激励电流频率以及线圈到金属导体的距离参数有关)。

假定金属导体是均质的,其性能是线形和各向同性的,则线圈——金属导体系统的磁导率u、电导率σ、尺寸因子r、线圈与金属导体距离δ线圈激励电流I和频率ω等参数来描述。因此线圈的阻抗可用函数Z=F(u,σ,r,δ,I,ω)来表示。

如果控制u,σ,r,I,ω恒定不变,那么阻抗Z就成为距离的单值函数,由麦克斯韦尔公式,可以求得此函数为一非线形函数,其曲线为“S”型曲线,在一定范围内可以近似为一线形函数。

通过前置器电子线路的处理,将线圈阻抗Z的变化,即头部体线圈与金属导体的距离δ的变化转化成电压或电流的变化。输出信号的大小随探头到被测体表面之间的间距而变化,电涡流传感器就是根据这一原理实现对金属物体的位移、振动等参数的测量。

一般来说,传感器线圈的阻抗、电感和品质因数的变化与导体的几何形状、导电率和磁导率有关。也与线圈的几何参数、电流的频率以及线圈到被测导体间距有关。

如果控制上述参数中的一个参数改变,其余的不变,那么就可以构成测位移、测温度、测硬度等的各种传感器。

电涡流传感器的结构

电涡流式传感器结构比较简单,主要由一个安置在探头壳体的扁平圆形线圈构成。

电涡流传感器的特点

电涡流传感器通过电涡流效应原理,准确测量被测体与探头端面的相对位置,其特点是长期工作可靠性好、灵敏度高、抗干扰能力强、非接触测量、响应速度快、不受油水等介质的影响,常被用于对大型旋转机械的轴位移、轴振动、轴转速等参数进行长期实时监测,可以分析出设备的工作状况和故障原因,有效地对设备进行保护及预维修。

1、电涡流位移传感器能测量被测体(必须是金属导体)与探头端面的相对位置。

2、电涡流位移传感器长期工作可靠性好、灵敏度高、抗干扰能力强、非接触测量、响应速度快、不受油水等介质的影响,常被用于对大型旋转机械的轴位移、轴振动、轴转速等参数进行长期实时监测,可以分析出设备的工作状况和故障原因,有效地对设备进行保护及进行预测性维修。

3、从转子动力学、轴承学的理论上分析,大型旋转机械的运行状态主要取决于其核心——转轴,而电涡流位移传感器能直接测量转轴的状态,测量结果可靠、可信。

电涡流传感器的分类

按照电涡流在导体内的贯穿情况,此传感器可分为高频反射式和低频透射式两类,但从基本工作原理上来说仍是相似的。

高频反射式电涡流传感器

高频(>lMHz)激励电流,产生的高频磁场作用于金属板的表面,由于集肤效应,在金属板表面将形成涡电流。与此同时,该涡流产生的交变磁场又反作用于线圈,引起线圈自感L或阻抗ZL的变化,其变化与距离、金属板的电阻率ρ、磁导率μ、激励电流i,及角频率ω等有关,若只改变距离δ而保持其他系数不变,则可将位移的变化转换为线圈自感的变化,通过测量电路转换为电压输出。高频反射式涡流传感器多用于位移测量。

低频透射式电涡流传感器

低频透射式涡流传感器多用于测定材料厚度。发射线圈W1和接收线圈W2分别放在被测材料G的上下,低频电压e1加到线圈W1的两端后,在周围空间产生一交变磁场,并在被测材料G中产生涡流i,此涡流损耗了部分能量,使贯穿W2的磁力线减少,从而使W2产生的感应电势e2减小。e2的大小与G的厚度及材料性质有关,实验证明,e2随材料厚度h增加按负指数规律减小。因而按e2的变化便可测得材料的厚度。

电涡流式传感器的测量电路

利用电涡流式变换元件进行测量时,为了得到较强的电涡流效应,通常激磁线圈工作在较高频率下,所以信号转换电路主要有调幅电路和调频电路两种。

调幅式(AM)电路

调频式(FM)电路

当电涡流线圈与被测体的距离x改变时,电涡流线圈的电感量L也随之改变,引起LC振荡器的输出频率变化,此频率可直接用计算机测量。

电涡流传感器在大型旋转机械中的应用

电涡流传感器系统广泛应用于电力、石油、化工、冶金等行业和一些科研单位。对汽轮机、水轮机、鼓风机、压缩机、空分机、齿轮箱、大型冷却泵等大型旋转机械轴的径向振动、轴向位移、键相器、轴转速、胀差、偏心、以及转子动力学研究和零件尺寸检验等进行在线测量和保护。

一、轴向位移测量

对于许多旋转机械,包括蒸汽轮机、燃汽轮机、水轮机、离心式和轴流式压缩机、离心泵等,轴向位移是一个十分重要的信号,过大的轴向位移将会引起过大的机构损坏。轴向位移的测量,可以指示旋转部件与固定部件之间的轴向间隙或相对瞬时的位移变化,用以防止机器的破坏。

轴向位移是指机器内部转子沿轴心方向,相对于止推轴承二者之间的间隙而言。有些机械故障,也可通过轴向位移的探测,进行判别:1、止推轴承的磨损与失效;2、平衡活塞的磨损与失效;3、止推法兰的松动;4、 联轴节的锁住等。

轴向位移(轴向间隙)的测量,经常与轴向振动弄混。轴向振动是指传感器探头表面与被测体,沿轴向之间距离的快速变动,这是一种轴的振动,用峰峰值表示。它与平均间隙无关。有些故障可以导致轴向振动。例如压缩机的踹振和不对中即是。

二、振动测量

测量径向振动,可以由它看到轴承的工作状态,还可以看到转子的不平衡,不对中等机械故障。可以提供对于下列关键或基础机械进行机械状态监测所需要的信息:1、工业透平,蒸汽/燃汽;2、压缩机,空气/特殊用途气体,径向/轴向;3、膨胀机;4、动力发电透平,蒸汽/燃汽/水利;5、电动马达、发电机 ;6、励磁机;7、齿轮箱;8、泵;9、风扇、风机;10、往复式机械。

振动测量同样可以用于对一般性的小型机械进行连续监测。可为如下各种机械故障的早期判别提供了重要信息:

1、轴的同步振动,油膜失稳;

2、转子摩擦,部件松动;

3、轴承套筒松动,压缩机踹振;

4、滚动部件轴承失效,径向预载,内部/外部包括不对中;

5、轴承巴氏合金磨损,轴承间隙过大,径向/轴向;

6、平衡(阻气)活塞磨损/失效 ,联轴器“锁死”;

7、轴弯曲,轴裂纹;

8、电动马达空气间隙不匀,齿轮咬合问题;

9、透平叶片通道共振,叶轮通过现象。

三、偏心测量

偏心是在低转速的情况下,电涡流传感器系统可以对轴弯曲程度的测量,这种弯曲可由下列情况引起:

1、原有的机械弯曲 ·临时温升导致的弯曲 ·在静止状态下,必然有些向下弯曲,有时也叫重力弯曲,外力造成的弯曲。

2、偏心的测量,对于评价旋转机械全面的机械状态,是非常重要的。特别是对于装有透平监测仪表系统(TSI)的汽轮机,在启动或停机过程中,偏心测量已成为不可少的测量项目。它使你能看到由于受热或重力所引起的轴弯曲的幅度。转子的偏心位置,也叫轴的径向位置,它经常用来指示轴承的磨损,以及加载荷的大小。如由不对中导致的那种情况,它同时也用来决定轴的方位角,方位角可以说明转子是否稳定。

四、胀差测量

对于汽轮发电机组来说,在其启动和停机时,由于金属材料的不同,热膨胀系数的不同,以及散热的不同,轴的热膨胀可能超过壳体膨胀;有可能导致透平机的旋转部件和静止部件(如机壳、喷嘴、台座等)的相互接触,导致机器的破坏。因此胀差的测量是非常重要的。

五、转速测量

对于所有旋转机械而言,都需要监测旋转机械轴的转速,转速是衡量机器正常运转的一个重要指标。而电涡流传感器测量转速的优越性是其它任何传感器测量没法比的,它既能响应零转速,也能响应高转速,抗干扰性能也非常强。

旋转测量通常有以下几种传感器可选:电涡流转速传感器、无源磁电转速传感器、有源磁电转速传感器等。具有需要选择那类传感器,则要根据转速测量的要求转速等,(转速发生装置有以下几种:用标准的渐开的线齿数(M1~M5)作转速发生信号,在转轴上开一键槽、在转轴在转轴上开孔眼、在轴转上凸键等转速发生信号装置。

六、滚动轴承、电机换向器整流片动态监控

对使用滚动轴承的机器预测性维修很重要。探头安装在轴承外壳中,以便观察轴承外环。由于滚动元件在轴承旋转时,滚动元件与轴承有缺陷的地方相碰撞时,外环会产生微小变形。监测系统可以监测到这种变形信号,当信号变形时意味着发生了故障,如滚动元件的裂纹缺陷或者轴承环的缺陷等,还可以测量轴承内环运行状态,经过运算可以测量轴承打滑度。

电涡流传感器在硬币识别系统中的应用

随着自动投币机的广泛使用,社会上一些不法分子该意地研究现有硬币的形态、材质,并依此制造出能以假乱真的伪币,这些伪币流入市场后导致了自动投币机不能正常工作,给相关部门造成经济损失。

我国硬币的种类繁多,这给硬币的防伪、识别带来相当大的难度,硬币识别的主要技术问题是硬币的检测方法,核心是检测传感器性能的优劣。

硬币识别系统的原理框图如图所示,其基本工作过程为:当硬币通过电涡流传感器时会在其中产生相应的电涡流,信号调理与检测电路通过适当变换,将电涡流信息转换成相应的数字量供单片机进行实时分析处理。单片机的处理结果用于控制硬币计数控制电路及声光报警电路的工作,完成对硬币的识别任务。

由电涡流传感器为检测元件构成的硬币识别系统,是针对我国目前发行的1元硬币的金属原材料专门设计的。

当硬币通过投币入口进入投币机的路径时,电涡流传感器是利用磁路中磁阻变化,并在置于其中的导体内产生电流,这种电流的流线在金属导体内是闭合的(所以叫做涡流,或称电涡流)。

此电流还会产生一个交变磁场来阻碍外磁场的变化。从其能量角度来看,因为在被测导体内存在电涡流损耗也会产生电磁效应,因此它既会产生焦耳热,又要产生磁滞损耗,造成交变磁场能量的损失。这些能量的损耗会使传感器的等效电抗、等效电感和品质因数值发生变化。

假如使得传感器与被测导体间的距离保持不变,则传感器的输出参数将与被测导体材料的电导率、磁导率成函数关系。当线圈与金属导体之间的距离固定,传感器输出信号的频率只与磁场中的金属导体材料的固有性质有关,即信号频率受线圈电感的影响。

当硬币靠近线圈时,电感将发生变化,则正弦波频率也必将发生相应的变化。因此信号频率的变化反映了硬币的材质特征,所以可以通过测量传感器信号的频率来获得分辨真假、币值的依据。利用这个关系可以用来测量金属材料的电导率、磁导率等参数。

这些参数与导体的材质、几何形状等因数有着一定的关系。找出不同金属材质和体积对系统磁场信息的影响大小而产生的微弱差异,经信号调理电路将这些信号进行处理,之后通过单片微型计算机对所采集数据的智能分析,就能完成对金属硬币的识别。

电涡流传感器在其它领域中的应用

电磁炉

电磁炉是我们日常生活中必备的家用电器之一,涡流传感器是其核心器件之一,高频电流通过励磁线圈,产生交变磁场;在铁质锅底会产生无数的电涡流,使锅底自行发热,烧开锅内的食物。

电涡流探雷器

电涡流式接近开关

接近开关又称无触点行程开关。它能在一定的距离(几毫米至几十毫米)内检测有无物体靠近。

当物体接近到设定距离时,就可发出“动作”信号。接近开关的核心部分是“感辨头”,它对正在接近的物体有很高的感辨能力。这种接近开关只能检测金属。

本篇文章为传感器技术平台原创文章,转载需联系我们授权!未经允许转载我们将进行投诉!

延伸阅读:

点击上方蓝色文字链接阅读文章。返回搜狐,查看更多

责任编辑:
电涡流传感器:一文读懂电涡流传感器  第2张

电涡流传感器:电涡流传感器

收藏
查看我的收藏
0
有用+1
已投票
0
电涡流传感器
语音
编辑
锁定
讨论
上传视频
上传视频
本词条由“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目
审核

电涡流传感器能静态和动态地非接触、高线性度、高分辨力地测量被测金属导体距探头表面的距离。它是一种非接触的线性化计量工具。电涡流传感器能准确测量被测体(必须是金属导体)与探头端面之间静态和动态的相对位移变化。电涡流传感器的原理是,通过电涡流效应的原理,准确测量被测体(必须是金属导体)与探头端面的相对位置,其特点是长期工作可靠性好、灵敏度高、抗干扰能力强、非接触测量、响应速度快、不受油水等介质的影响,常被用于对大型旋转机械的轴位移、轴振动、轴转速等参数进行长期实时监测,可以分析出设备的工作状况和故障原因,有效地对设备进行保护及预维修。
中文名
电涡流传感器
外文名
Electric eddy current sensor
简 介
在高速旋转机械和往复
原 理
根据法拉第电磁感应原
过 程
当被测金属与探头之间的
目录
1
简介
2
原理
3
过程
4
典型应用
5
特殊定制系列
?
技术指标
?
铠装选择
?
选型示例
6
HZ-891应用
?
振动测量
?
转速测量
?
动态监控
7
类型
8
安装
9
影响
10
要求
电涡流传感器简介
编辑
语音
传感器经常作为自动化产品的一部分,在我们日常生产生活中扮演着重要角色。它是现代科技的前沿技术,其水平高低也是衡量一个国家科技发展水平的重要标志之一。市面上的传感器多种多样,玲琅满目,可供我们选择的有很多。电感涡流传感器等众多高性能传感器,被大量应用在各行各业。特别是机床行业,以及汽车制造等行业更是应用广泛,是国内外公认的具有发展前途的高技术产业。在高速旋转机械和往复式运动机械的状态分析,振动研究、分析测量中,对非接触的高精度振动、位移信号,能连续准确地采集到转子振动状态的多种参数。如轴的径向振动、振幅以及轴向位置。从转子动力学、轴承学的理论上分析,大型旋转机械的运动状态,主要取决于其核心—转轴,而电涡流传感器,能直接非接触测量转轴的状态,对诸如转子的不平衡、不对中、轴承磨损、轴裂纹及发生摩擦等机械问题的早期判定,可提供关键的信息。电涡流传感器以其长期工作可靠性好、测量范围宽、灵敏度高、分辨率高、响应速度快、抗干扰力强、不受油污等介质的影响、结构简单等优点,在大型旋转机械状态的在线监测与故障诊断中得到广泛应用
[1]

电涡流传感器原理
编辑
语音
根据法拉第电磁感应原理,块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时(与金属是否块状无关,且切割不变化的磁场时无涡流),导体内将产生呈涡旋状的感应电流,此电流叫电涡流,以上现象称为电涡流效应。而根据电涡流效应制成的传感器称为电涡流式传感器。
前置器中高频振荡电流通过延伸电缆流入探头线圈,在探头头部的线圈中产生交变的磁场。当被测金属体靠近这一磁场,则在此金属表面产生感应电流,与此同时该电涡流场也产生一个方向与头部线圈方向相反的交变磁场,由于其反作用,使头部线圈高频电流的幅度和相位得到改变(线圈的有效阻抗),这一变化与金属体磁导率、电导率、线圈的几何形状、几何尺寸、电流频率以及头部线圈到金属导体表面的距离等参数有关。通常假定金属导体材质均匀且性能是线性和各项同性,则线圈和金属导体系统的物理性质可由金属导体的电导率б、磁导率ξ、尺寸因子τ、头部体线圈与金属导体表面的距离D、电流强度I和频率ω参数来描述。则线圈特征阻抗可用Z=F(τ, ξ, б, D, I, ω)函数来表示。通常我们能做到控制τ, ξ, б, I, ω这几个参数在一定范围内不变,则线圈的特征阻抗Z就成为距离D的单值函数,虽然它整个函数是一非线性的,其函数特征为“S”型曲线,但可以选取它近似为线性的一段。于此,通过前置器电子线路的处理,将线圈阻抗Z的变化,即头部体线圈与金属导体的距离D的变化转化成电压或电流的变化。输出信号的大小随探头到被测体表面之间的间距而变化,电涡流传感器就是根据这一原理实现对金属物体的位移、振动等参数的测量。
电涡流传感器过程
编辑
语音
当被测金属与探头之间的距离发生变化时,探头中线圈的Q值也发生变化,Q值的变化引起振荡电压幅度的变化,而这个随距离变化的振荡电压经过检波、滤波、线性补偿、放大归一处理转化成电压(电流)变化,最终完成机械位移(间隙)转换成电压(电流)。由上所述,电涡流传感器工作系统中被测体可看作传感器系统的一半,即一个电涡流位移传感器的性能与被测体有关。按照电涡流在导体内的贯穿情况,此传感器可分为高频反射式和低频透射式两类,但从基本工作原理上来说仍是相似的。电涡流式传感器最大的特点是能对位移、厚度、表面温度、速度、 应力、材料损伤等进行非接触式连续测量,另外还具有体积小,灵敏度高,频率响应宽等特点,应用极其广泛
[2]

电涡流传感器典型应用
编辑
语音
图1-1
电涡流传感器系统以其独特的优点,广泛应用于电力、石油、化工、冶金等行业,对汽轮机、水轮机、发电机、鼓风机、压缩机、齿轮箱等大型旋转机械的轴的径向振动、轴向位移、鉴相器、轴转速、胀差、偏心、油膜厚度等进行在线测量和安全保护,以及转子动力学研究和零件尺寸检验等方面。图1-1列举了电涡流传感器的一些典型应用示意。前置器根据探头线圈阻抗的变化输出一个与距离成正比的直流电压。
电涡流传感器特殊定制系列
编辑
语音
系列号形式量程工作温度前置器安装方式
HZ-891XL分体 (探头+前置器)0-25mm(可扩量程)-50℃~ +175°C底板安装和导轨安装
HZ-891分体 (探头+前置器)0-25mm(可扩量程)-50℃~ +175°C底板安装
HZ-891YT一体化 (前置器电路集成在探头壳体内)0-25mm(可扩量程)-25℃~+85℃无前置器
特殊定制系列分体、一体化均可可定制根据产品结构适用工作温度不同//
电涡流传感器技术指标
1、线性量程、线性范围、线性中点、非线性误差、最小被测面探头直径线性量程(mm)线性范围(mm)线性中点(mm)非线性误差最小被测面(mm)φ510.25~1.250.75±1%φ15φ820.50~2.501.5±1%φ20φ1141.0~5.03.0±1%φ30φ.5~13.57.5±1.5%φ50φ.5~27.515±2%φ100※ 非线性误差指实际输出值与理论值(按标准特性方程计算)最大误值。2、平均灵敏度(线性范围内输出变化除线性范围)探头直径 输出φ5φ8φ11φ25φ50负电压8V/mm8V/mm4V/mm0.8V/mm0.4V/mm4~20mA16mA/mm8mA/mm4mA/mm1.33mA/mm0.64mA/mm平均灵敏度误差:≤±5%3、动态特性频响:0~10kHz幅频特性:0~1kHz衰减小于1%,10kHz衰减小于5%相频特性:0~1kHz相位差小于-10°,10kHz相位差小于-100°4、互换性误差≤5%5、工作温度探头:工作温度-50~ +175°C 温漂≤0.05%/°C前置器:工作温度-50~ +120°C 温漂≤0.05%/°C6、工作介质:空气、油、水。7、探头最大工作压力:12MpaA、探头直径选择探头直径量程头部长度φ5 0 51mm5mmφ8 0 82mm5mmφ11 1 14mm11mmφ25 2 512mm23mmφ50 5 025mm37mmB、螺纹规格选择探头直径公制螺纹英制螺纹φ5M8×11/4-28φ8M10×13/8-24φ11M14×1.51/2-20φ25M30×21.25-12φ50M14×1.51/2-20D 无螺纹长选择以10mm为单位最小无螺纹长0mm 0 0,最大无螺纹长250mm 2 5,递增量10mm 0 1探头的无螺纹部分是为了方便安装:采用螺孔安装时,适当长度的无螺纹部分可以减少需要旋入螺孔的长度。E 壳体长度选择以10mm为单位最小壳体长度20mm 0 2 ,最大壳体长度250mm 2 5 ,递增量10mm 0 1探头壳体长度取决于安装位置与被测面的距离。F 电缆长度选择0 5 0.5m 5 0 5.0m1 0 1.0m 9 0 9.0m电缆长度选择应考虑被测面与前置器安装位置之间的距离。采用螺孔安装时,建议选择05(0.5m)、10(1.0m),易于保证旋动探头时,探头电缆与探头能一起转动,不易扭断电缆,而且需选用延伸电缆,延伸电缆长度与探头总长之和为5m或9m。在机器内部安装探头,选择探头总长应保证电缆接头能处于机器外部,以防机器内部的机油污染接头
[3]

电涡流传感器铠装选择
“K”表示电缆带铠装,无“K”表示电缆不带铠装如果探头电缆无管道保护,建议选择铠装探头,以使探头电缆不易被损坏。
电涡流传感器选型示例
例1:HZ-891XLT08-M10×1-B-01-05-50(分体式:含前置器,电缆,探头)表示:HZ-891XL系列电涡流传感器,探头直径φ8、壳体螺纹M10×1、标准安装方式、无螺纹长10mm、壳体长度50mm、电缆长度5m、不带铠装。例2:HZ-891YT08HP-M10×1-B-01-05-50(一体化式内置前置器功能)表示:HZ-891XL系列一体化电涡流传感器,探头直径φ8、壳体螺纹M10×1、标准安装方式、无螺纹长10mm、壳体长度50mm、电缆长度5m、不带铠。
电涡流传感器HZ-891应用
编辑
语音
电涡流传感器系统广泛应用于电力、石油、化工、冶金等行业和一些科研单位。对汽轮机、水轮机、鼓风机、压缩机、空分机、齿轮箱、大型冷却泵等大型旋转机械轴的径向振动、轴向位移、键相器、轴转速、胀差、偏心、以及转子动力学研究和零件尺寸检验等进行在线测量和保护。胀差测量斜坡式胀差测量补偿式胀差测量振动测量轴位移测量轴心轨迹测量差动测量动力膨胀转子动平径向运动分析转速和相位差测试转速测量表面不平整度测量裂痕测量非导电材料厚度测量金属元件合格检测轴承测量换向片测量
电涡流传感器振动测量
测量径向振动,可以由它分析轴承的工作状态,还可以看到分析转子的不平衡,不对中等机械故障。电涡流传感器系统可以提供对于下列关键或是基础机械状态监测所需要的信息:●工业透平,蒸汽/燃气 ●压缩机,径向/轴向●膨胀机 ●动力发电透平,蒸汽/燃气/水利●发动马达 ●发动机●励磁机 ●齿轮箱●泵 ●风箱●鼓风机 ●往复式机械(1)相对振动测量(小型机械)振动测量同样可以用于对一般性的小型机械进行连续监测。电涡流传感器系统可为如下各种机械故障的早期判别提供重要信息:●轴的同步振动 ●油膜失稳●转子摩擦 ●部件松动●轴承套筒松动 ●压缩机踹振●滚动部件轴承失效 ●径向预载,内部/外部包括不对中●轴承巴氏合金磨损 ●轴承间隙过大,径向/轴向●平衡(阻气)活塞 ●联轴器“锁死”磨损/失效●轴裂纹 ●轴弯曲●齿轮咬合问题 ●电动马达空气间隙不匀●叶轮通过现象 ●透平叶片通道共振(2)偏心测量偏心是在低转速的情况下,电涡流传感器系统可对轴弯曲的程度进行测量,这些弯曲可由下列情况引起:●原有的机械弯曲 ●临时温升导致的弯曲●重力弯曲 ●外力造成的弯曲偏心的测量,对于评价旋转机械全面的机械状态,是非常重要的。特别是对于装有透平监测仪表系统(TSI)的汽轮机,在启动或停机过程中,偏心测量已成为不可少的测量项目。它使你能看到由于受热或重力所引起的轴弯曲的幅度。转子的偏心位置,也叫轴的径向位置,它经常用来指示轴承的磨损,以及加载荷的大小。如由不对中导致的那种情况,它同时也用来决定轴的方位角,方位角可以说明转子是否稳定。(3)胀差测量对于汽轮发电机组来说,在其启动和停机时,由于金属材料的不同,热膨胀系数的不同,以及散热的不同,轴的热膨胀可能超过壳体膨胀;有可能导致透平机的旋转部件和静止部件(如机壳、喷嘴、台座等)的相互接触,导致机器的破坏。因此胀差的测量是非常重要的。
电涡流传感器转速测量
对于所有旋转机械而言,都需要监测旋转机械轴的转速,转速是衡量机器正常运转的一个重要指标。旋转测量通常有以下几种传感器可选:电涡流转速传感器、无源磁电转速传感器、有源磁电转速传感器等。具有需要选择那类传感器,则要根据转速测量的要求转速等,转速发生装置有以下几种:用标准的渐开的线齿数(M1~M5)作转速发生信号,在转轴上开一键槽、在转轴在转轴上开孔眼、在轴转上凸键等转速发生信号装置。无源磁电式传感器是针对测齿轮而设计的发电型传感器(无源),不适合测零转速和较低转速,因低频时,幅值信号小,抗干扰能力差,它不需要供电。有源磁电式传感器采用了电源供电,输出波形为矩形波,具有负载驱动能力,适合测量 0.03HZ以上转速信号。而电涡流传感器测量转速的优越性是其它任何传感器测量没法比的,它既能响应零转速,也能响应高转速。对于被测体转轴的转速发生装置要求也很低,被测体齿轮数可以很小,被测体也可以是一个很小的孔眼,一个凸键,一个小的凹键。电涡流传感器测转速,通常选用φ3mm、φ4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm的探头。转速测量频响为0~10KHZ。电涡流传感器测转速,传感器输出的信号幅值较高(在低速和高速整个范围内)抗干扰能力强。作转速测量的电涡流传感器有一体化和分体两种。一体化电涡流转速传感器取消前置器放大器、安装方便、适用于工作温度在–20℃~100℃的环境下,带前置器放大器的电涡流传感器适合在–50℃~250℃的工作环境中。
电涡流传感器动态监控
对使用滚动轴承的机器预测性维修很重要。探头安装在轴承外壳中,以便观察轴承外环。由于滚动元件在轴承旋转时,滚动元件与轴承有缺陷的地方相碰撞时,外环会产生微小变形。监测系统可以监测到这种变形信号,当信号变形时意味着发生了故障,如滚动元件的裂纹缺陷或者轴承环的缺陷等,还可以测量轴承内环运行状态,经过运算可以测量轴承打滑度
[3]

电涡流传感器类型
编辑
语音
分为高频反射式电涡流传感器和低频透射式电涡流传感器。激励频率的选择原则为:待测导体的厚度大,应选择较低的激励频率以保证线性度,反之则使用较高激励频率以提高灵敏度。
电涡流传感器安装
编辑
语音
轴的径向振动测量当需要测量轴的径向振动时,要求轴的直径大于探头直径的三倍以上。每个测点应同时安装两个传感器探头,两个探头应分别安装在轴承两边的同一平面上相隔90o±5o。由于轴承盖一般是水平分割的,因此通常将两个探头分别安装在垂直中心线每一侧45o,从原动机端看,分别定义为X探头(水平方向)和Y探头(垂直方向),X方向在垂直中心线的右侧,Y方向在垂直中心线的左侧。轴的径向振动测量时探头的安装位置应该尽量靠近轴承,如图所示,否则由于轴的挠度,得到的值会有偏差。轴的径向振动探头安装位置与轴承的最大距离。轴的径向振动测量时探头的安装:测量轴承直径 最大距离0~76mm 25mm76~510mm 76mm大于520mm 160mm探头中心线应与轴心线正交,探头监测的表面(正对探头中心线的两边1.5倍探头直径宽度的轴的整个圆周面,如图)应无裂痕或其它任何不连续的表面现象(如键槽、凸凹不平、油孔等),且在这个范围内不能有喷镀金属或电镀,其表面的粗糟度应在0.4 um至0.8um之间。轴的轴向位移测量测量轴的轴向位移时,测量面应该与轴是一个整体,这个测量面是以探头的中心线为中心,宽度为1.5倍的探头圆环。探头安装距离距止推法兰盘不应超过305mm,否则测量结果不仅包含轴向位移的变化,而且包含胀差在内的变化,这样测量的不是轴的真实位移值。键相测量键相测量就是通过在被测轴上设置一个凹槽或凸键,称键相标记。当这个凹槽或凸键转到探头位置时,相当于探头与被测面间距突变,传感器会产生一个脉冲信号,轴每转一圈,就会产生一个脉冲信号,产生的时刻表明了轴在每转周期中的位置。因此通过对脉冲计数,可以测量轴的转速;通过将脉冲与轴的振动信号比较,可以确定振动的相位角,用于轴的动平衡分析以及设备的故障分析与诊断等方面。凹槽或凸键要足够大,以使产生的脉冲信号峰峰值不小于5V。一般若采用φ5、φ8探头,则这一凹槽或凸键宽度应大于7.6mm、深度或高度应大于1.5mm(推荐采用2.5mm以上)、长度应大于0.2mm。凹槽或凸键应平行于轴中心线,其长度尽量长,以防当轴产生轴向窜动时,探头还能对着凹槽或凸键。为了避免由于轴相位移引起的探头与被测面之间的间隙变化过大,应将键相探头安装在轴的径向,而不是轴向的位置。应尽可能地将键相探头安装在机组的驱动部分上,这样即使机组的驱动部分与载荷脱离,传感器仍会有键相信号输出。当机组具有不同的转速时通常需要有多套键相传感器探头对其进行监测,从而可以为机组的各部分提供有效的键相信号。键相标记可以是凹槽,也可以是凸键,如图所示,标准要求用凹槽的形式。当标记是凹槽时,安装探头要对着轴的完整部分调整初始安装间隙(安装在传感器的线性中点为宜),而不是对着凹槽来调整初始安装间隙。而当标记是凸键时探头一定要对着凸起的顶部表面调整初始安装间隙(安装在传感器的线性中点为宜),不是对着轴的其它完整表面进行调整。否则当轴转动时,可能会造成凸键与探头碰撞,剪断探头
[3]

电涡流传感器影响
编辑
语音
被测体材料对传感器的影响传感器特性与被测体的电导率б、磁导率ξ有关,当被测体为导磁材料(如普通钢、结构钢等)时,由于涡流效应和磁效应同时存在,磁效应反作用于涡流效应,使得涡流效应减弱,即传感器的灵敏度降低。而当被测体为弱导磁材料(如铜,铝,合金钢等)时,由于磁效应弱,相对来说涡流效应要强,因此传感器感应灵敏度要高。被测体表面平整度对传感器的影响不规则的被测体表面,会给实际的测量带来附加误差,因此对被测体表面应该平整光滑,不应存在凸起、洞眼、刻痕、凹槽等缺陷。一般要求,对于振动测量的被测表面粗糙度要求在0.4um~0.8um之间;对于位移测量被测表面粗糙度要求在0.4um~1.6um之间。被测体表面磁效应对传感器的影响电涡流效应主要集中在被测体表面,如果由于加工过程中形成残磁效应,以及淬火不均匀、硬度不均匀、金相组织不均匀、结晶结构不均匀等都会影响传感器特性。在进行振动测量时,如果被测体表面残磁效应过大,会出现测量波形发生畸变。被测体表面镀层对传感器的影响被测体表面的镀层对传感器的影响相当于改变了被测体材料,视其镀层的材质、厚薄,传感器的灵敏度会略有变化。被测体表面尺寸对传感器的影响由于探头线圈产生的磁场范围是一定的,而被测体表面形成的涡流场也是一定的。这样就对被测体表面大小有一定要求。通常,当被测体表面为平面时,以正对探头中心线的点为中心,被测面直径应大于探头头部直径的1.5倍以上;当被测体为圆轴且探头中心线与轴心线正交时,一般要求被测轴直径为探头头部直径的3倍以上,否则传感器的灵敏度会下降,被测体表面越小,灵敏度下降越多。实验测试,当被测体表面大小与探头头部直径相同,其灵敏度会下降到72%左右。被测体的厚度也会影响测量结果。被测体中电涡流场作用的深度由频率、材料导电率、导磁率决定。因此如果被测体太薄,将会造成电涡流作用不够,使传感器灵敏度下降,一般要求厚度大于0.1mm以上的钢等导磁材料及厚度大于0.05mm以上的铜、铝等弱导磁材料,则灵敏度不会受其厚度的影响
[2]

电涡流传感器要求
编辑
语音
对被测体的要求为了防止电涡流产生的磁场影响仪器的正常输出安装时传感器头部四周必须留有一定范围的非导电介质空间,如果在某一部位要同时安装两个以上的传感器,就必须考虑是否会产生交叉干扰,两个探头之间一定要保持规定的距离,被测体表面积应为探头直径3倍以上,当无法满足3倍的要求时,可以适当减小,但这是以牺牲灵敏度为代价的,一般是探头直径等于被测体表面积时,灵敏度降低至70%,所以当灵敏度要求不高时可适当缩小测量表面积。对工作的温度的要求一般进口涡流传感器最高温度不大于180℃,而国产的只能达到120℃,并且这些数据来源于生产厂家,其中有很大的不可靠性,据相关的各种资料分析,实际上,工作温度超过70℃时,电涡流传感器的灵敏度会显著降低,甚至会造成传感器的损坏,在核电站工业、涡轮发动机制造、火箭发射、汽车发动机检验、冶金钢铁熔炉等领域必要耐高温的电涡流传感器耐受性必须很高,据悉英国真尚有集团电涡流传感器设计工程师成功研发出了能够耐受上千摄氏度的此类传感器。电涡流传感器的灵敏度受温度的影响,在轴振测量中安装使用电涡流传感器应尽量远离汽封,只有特制的耐高温传感器如高低温电涡流传感器才能用于安装汽封附近。对探头支架的要求电涡流传感器安装在固定支架上,因此支架的好坏直接决定测量的效果,这就要求支架应有足够的刚度以提高自振频率,避免或减小被测体振动时支架也同时受激自振,资料表明,支架的自振频率至少应为机械旋转速度的10倍,支架应与被测表面切线方向平行,传感器垂直安装在支架上,虽然探头的中心线在垂直方向偏15°角时对系统特性没有影响,但最好还是保证传感器与被测面垂直。对初始间隙的要求各种型号电涡流传感器,都在一定的间隙电压值下,它的读数才有较好的线性度,所以在安装传感器时必须调整好合适的初始间隙,对每一套产品都会进行特性试验,绘出相应的特性曲线,工程技术人员在使用传感器的时候必须仔细研究配套的校验证书,认真分析特性曲线,以确定传感器是否满足所要测量的间隙,一般传感器直径越大所测量间隙也越大
[1]

词条图册
更多图册
解读词条背后的知识
雷达液位计
淮安嘉可自动化仪表官方帐号,旅游领域爱好者
电涡流传感器的原理及其测试系统的构成
电涡流传感器系统属于非接触式测量系统,目前在机械、电力以及石油化工等诸多领域广泛应用。其特点是灵敏度高、动态性能好,且易于自动采集数据。1、电涡流传感器的工作原理如图1所示,根据电磁感应原理,当金属线圈中通过交变电流时会产生交变磁场。反之,金属处在交变磁场时,亦会在金属体内...
2021-06-281
阅读41
参考资料
1.

丁天怀, 陈祥林. 电涡流传感器阵列测试技术[J]. 测试技术学报, 2006, 20(1):1-5.
2.

凌保明, 诸葛向彬, 凌云. 电涡流传感器的温度稳定性研究[J]. 仪器仪表学报, 1994(4):342-346.
3.

谭祖根, 陈守川. 电涡流传感器的基本原理分析与参数选择[J]. 仪器仪表学报, 1980(1):116-125.

电涡流传感器:电涡流传感器|上海振迪官方网站

当前位置:网站首页 > 产品中心 > 电涡流位移传感器 >

电涡流位移传感器、变送器

ZD-220系列电涡流位移传感器

ZD-220系列电涡流位移传感器通过测量金属被测体与探头端面的相对位置,感应并处理程相对的电信号输出。传感器可长期可靠工作、灵敏度高、抗干扰能力强、非接触测量、响应速度快并不受油水等介质的影响,在大型旋转机械的轴位移、轴振动、轴转速等参数进行长期实时监测中被广泛应用,并且被扩展到材料鉴定、称重测量、金属板厚测量、材料形变测量等应用领域。

ZD-240两线制/260三线制/290分体式系列一体化电涡流位移传感器

ZD-240/260/290系列一体化电涡流位移传感器是通过表面贴装微型封装技术,将前置器和探头集成一体,是一种高性能、低成本的新型电涡流位移传感器,因此可以被安装到空间受限的测量任务中。ZD-240/260/290除了尺寸小巧之外,该款传感器还可以提供极高测量精度,从而特别适合集成到现有机器和自动化系统中。

ZD-670轴位移变送器(数字式电涡流位移传感器)

ZD-670轴位移传感器(数字式电涡流位移传感器),在第一代电涡流传感器的基础上增加了自适应电路,内部集成控制器,利用DSP数字信号处理及滤波技术,几乎可以与任何厂家的电涡流探头共用。对探头和集成电缆并且在工厂被校准为适合测量铁磁性材料或者非铁磁性材料,借其强大的性能,被用于需要高精度的位移测量任务。

ZD-270两线制/280三线制系类电涡流轴振动变送器

ZD-270两线制/280三线制电涡流轴振动变送器是在ZD-220系列电涡流传感器的基础上增加了振动检测电路,使得监测组件进一步减少,可靠性大大提高。另外带GAP输出指示,方便现场安装调试。

电涡流传感器:一文读懂电涡流传感器  第3张

电涡流传感器:电涡流位移传感器

当前位置:网站首页 > 产品中心 > 电涡流位移传感器 >

电涡流位移传感器

高性能电涡流传感器eddyNCDT3060系列

基于电涡流原理的非接触位移测量,德国米铱公司最新推出电涡流位移传感器eddyNCDT3060系列,不同于传统电感式传感器,可被用于高精度测量位置,位移和距离值。并提供高精度,带宽和温度稳定性,用于测量铁磁性和非铁磁性材料。

eddyNCDT3005 电涡流位移传感器

eddyNCDT3005 新型电涡流位移传感器,凭借其强大的性能,被用于需要高速,高精度的位移测量任务。该系统集成了控制器,探头和集成电缆并且在工厂被校准为适合测量铁磁性材料或者非铁磁性材料。在环境温度有波动的情况下,源于探头和控制器独特的温度补偿功能,整个测量系统仍然可以提供极高测量

eddyNCDT3300 电涡流位移传感器

单通道智能高精度系列eddyNCDT 3300 是多功能电涡流传感器系统。该系统主要用于工业自动化领域的设备监测、检查、测量以及测试等。DT3300控制器使用高性能处理器,从而满足更加可靠的信号调制和进一步处理。该控制器可与各种各样特殊探头匹配,实现客户各种特殊要求的应用,如高温(350℃),高压(2000bar

DZ140 电涡流位移传感器涡轮增压器测速系统

DZ140涡轮增压器转速测量系统采用电涡流原理,给传感器探头内的线圈通以高频交流电,可以产生一个磁场。当叶轮机叶片接近该磁场时,会改变磁场强度,从而改变线圈内的电流。每一个叶片,或每一转可以产生一个TTL脉冲,或产生一个与实际转速相对应的0-5V模拟信号。

首页
1
2
下一页
末页
共 2页6条

您可能感兴趣的文章

本文地址:https://www.ceomba.cn/1545.html
文章标签: ,   ,  
版权声明:本文为原创文章,版权归 ceomba 所有,欢迎分享本文,转载请保留出处!

文件下载

老薛主机终身7折优惠码boke112

上一篇:
下一篇:

评论已关闭!