電渦流位移傳感器

1、現(xiàn)代測試技術(shù)課程考核論文班級 N機(jī)自10-3F 學(xué)號 24101900396 姓名 田滔 序號 11 2013 年 5 月 28 日目錄摘要：1關(guān)鍵詞：電渦流式傳感器 傳感器技術(shù)11.電渦流位移傳感器的工作原理：12電渦流傳感器的典型應(yīng)用42.1軸向位移測量42.2振動測量52.3脹差測量52.4轉(zhuǎn)速測量53國內(nèi)外廠家產(chǎn)品介紹63.1國外：63.2國內(nèi)64.電渦流位移傳感器應(yīng)用實例65.總結(jié)76.參考文獻(xiàn)7電渦流位移傳感器摘要：隨著現(xiàn)代測量、控制盒自動化技術(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，傳感器在各個領(lǐng)域的作用也日益顯著。傳感器技術(shù)的應(yīng)

2、用在許多個發(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)實驗中。關(guān)鍵詞：電渦流式傳感器 傳感器技術(shù) 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)和動態(tài)的相對位移變化。在高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械和往復(fù)式運動機(jī)械狀態(tài)分析，振動研究、分析測量中，對非接觸的高精度振動、位移信號，能連續(xù)準(zhǔn)確地采集到轉(zhuǎn)子振動狀態(tài)的多種參數(shù)。如軸的徑向振動、振幅以及軸向位置。電渦流傳感器以其長期工作可靠性好

3、、測量范圍寬、靈敏度高、分辨率高等優(yōu)點，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。從轉(zhuǎn)子動力學(xué)、軸承學(xué)的理論上分析，大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的運動狀態(tài)，主要取決于其核心轉(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動時，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。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

4、金屬體靠近這一磁場，則在此金屬表面產(chǎn)生感應(yīng)電流，與此同時該電渦流場也產(chǎn)生一個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、磁導(dǎo)率、尺寸因子、頭部體線圈與金屬導(dǎo)體表面的距離D、電流強(qiáng)度I和頻率參數(shù)來描述。則線圈特征阻抗可用Z=F(, , , D, I, )函數(shù)來表示。通常我們能做到控制, , , I, 這幾個參數(shù)在一定范圍內(nèi)不變，

5、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)這一原理實現(xiàn)對金屬物體的位移、振動等參數(shù)的測量。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，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)

6、。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，即一個電渦流位移傳感器的性能與被測體有關(guān)。2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、軸向位移、鍵相器、軸轉(zhuǎn)速、脹差、偏心、以及轉(zhuǎn)子動力學(xué)研究和零件尺寸檢驗等進(jìn)行在線丈量和保護(hù)。2.1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，軸向位移是一個十分重要的信號，過大的軸向位移將會引起過大的機(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

7、軸向間隙或相對瞬時的位移變化，用以防止機(jī)器的破壞。2.2振動測量 測量徑向振動，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，動力發(fā)電透平，蒸汽、燃汽、水利，電動馬達(dá)、發(fā)電機(jī)等等。2.3脹差測量 對于汽輪發(fā)電機(jī)組來說，在其啟動和停機(jī)時，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。2.4轉(zhuǎn)速測量對于所有旋轉(zhuǎn)機(jī)械而言

8、，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)器正常運轉(zhuǎn)的一個重要指標(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)。3國內(nèi)外廠家產(chǎn)品介紹 3.1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0.515mm可選，是高端OEM解決方案的最佳選擇。其價格為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：電渦流傳感器IN-081，種類：位移，價格：5元！3.2國內(nèi)：（1）上海促越實業(yè)有限公司生產(chǎn)的

9、電渦流位移傳感器85811-01+85745-01，品牌：電渦流傳感器，價格為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，其價格為1800元。4.電渦流位移傳感器應(yīng)用實例 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，有時也叫重力彎曲，外力造成的彎曲。 偏心的測量，對于評價旋轉(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

10、監(jiān)測儀表系統(tǒng)（TSI）的汽輪機(jī)，在啟動或停機(jī)過程中，偏心測量已成為不可少的測量項目。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。5.總結(jié) 電渦流傳感器能靜態(tài)和動態(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)和動態(tài)的相對位移變化。在高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械和往復(fù)式運動機(jī)械狀態(tài)分析，振動研究、分析測量中，對非接觸的高精度振動、位移信號，能連續(xù)準(zhǔn)確地采集到轉(zhuǎn)子振動狀態(tài)的多種參數(shù)。如軸的徑向振動、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，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！6.參考文獻(xiàn)1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，儀表技術(shù)與傳感器，2009年第2期2劉敏，孫長生，電渦流式振動位移傳感器應(yīng)用和運行分析，浙江電力，2009年第2期3王欣威，慕麗，基于LabVIEW的電渦流位移傳感器測量系統(tǒng)設(shè)計與研究，機(jī)床與液壓，2009年第9期4羅承剛，電渦流