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一體化電渦流位移傳感器簡介

1.1   原理簡介

 YTHN800系列一體化電渦流傳感器是在HN800系列電渦流位移傳感器基礎(chǔ)上，通過表面貼裝微形封裝技術(shù)，將前置器和探頭集成一體，是一種高性能的新型電渦流傳感器。按美國jun用規(guī)范設(shè)計(jì)生產(chǎn)，探頭頭部采用耐高低溫和各種化學(xué)腐蝕的聚苯硫醚(PPS)注塑成形保護(hù)，線圈被嚴(yán)格密封；電路采用防酸堿不銹鋼和環(huán)氧樹脂封裝，防潮、防塵；信號(hào)電纜采用屏蔽電纜，可選用不銹鋼金屬軟管鎧裝保護(hù)；可在惡劣環(huán)境下長期連續(xù)工作。圖1—5中δ_o為線性工作中點(diǎn)（理想安裝位置），相對電壓為U₀。δ₁（δ₂）為線性起始（終點(diǎn)）間距，相對電壓為U₁（U₂）。

1.2  一體化電渦流傳感器的特點(diǎn)

非接觸式測量；系列線性范圍寬100μm ～80mm；動(dòng)態(tài)響應(yīng)好；0—10kHz；能長期連續(xù)可靠地工作；可長線傳輸；并且抗*力強(qiáng)，能在水、油等惡劣環(huán)境下工作；可直接與A/D接口相連。

1.3   一體化電渦流位移傳感器工作測試條件

          ж環(huán)境溫度:20℃

          ж相對濕度≤80%

          ж供電電壓:+24V

          ж負(fù)載:10KΩ

          ж試件材料:45#鋼

1.5 一體化電渦流傳感器的工作溫度：-30℃~80℃                                                 

1.6一體化電渦流位移傳感器（探頭）zui大工作壓力為1.3×10⁷Pa。

1.7一體化電渦流位移傳感器輸出的信號(hào)為4~20mA的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，這種信號(hào)可直接與計(jì)算機(jī)及標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸入的顯示分析系統(tǒng)相連，是電渦流傳感器直接接到計(jì)算機(jī)自動(dòng)化儀表系統(tǒng)上去的理想選擇。

2.0一體化電渦流傳感器的應(yīng)用范圍

電渦流傳感器主要用于石油、化工、冶煉、電力部門作為旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸向位移、軸的徑向振動(dòng)、軸轉(zhuǎn)速、脹差、偏心、油膜厚度的在線檢測和安全監(jiān)控保護(hù)。以及轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)研究和零件尺寸的檢驗(yàn)，請看應(yīng)用實(shí)例示意圖。

3.0 一體化電渦流傳感器的安裝

3.1 一體化電渦流傳感器探頭安裝

·探頭與被測體表面不垂直度小于±5°；并牢固安裝在剛體支架上。

·探頭支架剛性要好，其固有頻率應(yīng)遠(yuǎn)離工作頻率，以免因支架振動(dòng)造成附加誤差；

·探頭高頻電纜若有轉(zhuǎn)接插頭座時(shí)（帶延伸電纜時(shí)）插頭座外殼務(wù)必與現(xiàn)場設(shè)備地絕緣，否則會(huì)引起傳感器電氣損壞或引起電干擾。

·為避免支架的軸向屏蔽影響，要求支架端面離開探頭感應(yīng)面，其距離L≥D，見圖3-1。

·探頭感應(yīng)面徑向應(yīng)避免非測量體以外的金屬體屏蔽；

·如探頭安裝在機(jī)匣內(nèi)，則應(yīng)開一個(gè)直徑為d，深度為L的凹孔，要求d≥3D，L≥D，見圖3-

+24V直流電源

COM

間隙測量

4~20mA輸出

3.3  一體化電渦流傳感器探頭安裝間隙隙調(diào)整

根據(jù)廠方出廠校驗(yàn)單給定的探頭安裝間隙用塞尺檢查安裝距離，并接通傳感器，用查看間隙電壓的辦法反復(fù)對比，當(dāng)緊固螺帽時(shí)，間隙會(huì)有變化，需反復(fù)調(diào)整直到基本準(zhǔn)確，安裝軸位移時(shí)尤其重要。            4.0一體化電渦流位移傳感器的測量

一體化電渦流位移傳感器可以測量軸向位移、徑向振動(dòng)和軸的轉(zhuǎn)速等，用戶只需要在訂貨時(shí)說明測量的物理量，我們就會(huì)在電路中進(jìn)行相關(guān)的調(diào)整。位移和振動(dòng)的輸出為4~20mA的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，轉(zhuǎn)速測量時(shí)，輸出可以為脈沖信號(hào)，也可以為電流信號(hào)，如果用戶要求的測量精度小于5‰時(shí)，我們建議選擇脈沖信號(hào)輸出。

5.0影響一體化電渦流位移傳感器特性的外部因素                   

除了探頭線圈和前置器電路參數(shù)決定傳感器性能外，嚴(yán)格地講被測體也是傳感器的一部份，因此它的性能也會(huì)影響整個(gè)傳感器性能。這是所有非接觸傳感器的共性。                       

5.1   被測體材料的影響

對電渦流傳感器來說，只要被測體是金屬導(dǎo)電材料就能工作，且靈敏度高，而導(dǎo)磁材料由于磁效應(yīng)和渦流效應(yīng)同時(shí)存在，且效應(yīng)相反，所以靈敏度降低（見圖4-

1）。圖中各曲線所對應(yīng)的靈敏度（V/mm）：銅  14.9    鋁    14.0       不銹鋼    10.4    45^#鋼      8（校準(zhǔn)基準(zhǔn)材料）                        

 5.2   被測體形狀的影響

電渦流位移傳感器探頭線圈發(fā)出的磁場范圍是一定的，在被測體表面形成的渦流區(qū)也是一定的，如圖4-示的渦流區(qū)作用范圍，幾何尺寸近似計(jì)算公式；

C=0.86ras,r_i=0.52ras；r_a=1.39ras。這是說傳感器線圈半徑確定后，在被測體中電渦流作用區(qū)也就確定了。如果被測體面積大于探頭線圈面積2倍時(shí)，靈敏度不會(huì)變化，而當(dāng)被測體面積小于探頭線圈面積2倍時(shí)，靈敏度就會(huì)下降，小得越多，靈敏度下降越多。對被測體為軸，其直徑3倍以上時(shí)，其靈敏度不受影響，當(dāng)軸的直徑與線圈直徑相等時(shí)，靈敏度將下降至70%。電渦流在被測體中的作用區(qū)

5.3 被測體厚度的影響                                                                          

電渦流位移傳感器探頭線圈產(chǎn)生的高頻磁場，在穿過被測體表面時(shí)，由于渦流效應(yīng)的影響，其滲透深度決定于頻率、材料導(dǎo)電率。由公式求得滲透深度。h=50.3(cm)式中：δ-導(dǎo)電率；μ-導(dǎo)磁率；f-頻率。滲透深度h為圖4—2中的電渦流作用深度br，因此如果被測體太薄，將會(huì)使傳感器靈敏度下降，一般厚度大于0.1mm以上的鋼及厚度大于0.05以上的銅、鋁等導(dǎo)電材料，則靈敏度不會(huì)受其厚度的影響。

5.4   表面殘磁效應(yīng)的影響

電渦流效應(yīng)主要集中在被測體表面，由于加工過程中形成的殘磁效應(yīng)，以及淬火不均勻，硬度不均勻，結(jié)晶結(jié)構(gòu)不均勻等都將影響靈敏度變化，尤其在精密測量時(shí)，需要考慮其影響。

5.5   安裝垂直度影響

一體化電渦流位移傳感器探頭中敏感線圈軸線與被測體平面垂直度偏差較大時(shí)，將會(huì)降低傳感器靈敏度。經(jīng)驗(yàn)證明，垂直度在±5°以內(nèi)對靈敏度影響很小。由于以上幾點(diǎn)影響一體化電渦流傳感器的外部因素，用戶在選擇傳感器時(shí)應(yīng)予以考慮，訂貨時(shí)若用戶不對被測體材料加以，出廠時(shí)傳感器特性均按45^#鋼校準(zhǔn)。