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>電渦流位移傳感器
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集成式電渦流傳感器
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(cè)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?chē)纬梢粋€(gè)磁場(chǎng)
。如果將一個(gè)導(dǎo)體放入這個(gè)磁場(chǎng),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(chǎng)方向與線圈磁場(chǎng)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(cè)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(cè)量原理可以測(cè)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(cè)物體
。獨(dú)特的圈式繞組設(shè)計(jì)在實(shí)現(xiàn)傳感器外形精良緊湊的同時(shí),可以滿足其運(yùn)轉(zhuǎn)于高溫測(cè)量環(huán)境的要求
。
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內(nèi)容介紹
/ introduce
一
電渦流傳感器系統(tǒng)的工作原理是電渦流效應(yīng)
二
通過(guò)測(cè)量金屬被測(cè)體與探頭端的相對(duì)位置
三
測(cè)量量程
1mm
2mm
4mm
5mm
12.5mm
20mm
25mm
50mm
探頭直徑
（標(biāo)準(zhǔn)式）
Φ6mm
Φ8mm
Φ11mm
Φ17mm
Φ30mm
Φ40mm
Φ50mm
Φ60mm
探頭直徑
（沉頭式）
Φ8mm
Φ8mm
Φ11mm
Φ17mm
/
/
/
/
探頭直徑
（方形式）
Φ8mm
Φ8mm
Φ13mm
Φ19mm
/
/
/
/
探頭直徑
（圓形式）
/
/
/
/
Φ30mm
Φ40mm
Φ50mm
Φ60mm
線性誤差
(%FS)
≤±0.25
≤±0.25
≤±0.5
≤±0.5
≤±1
≤±1
≤±1
≤±2
重復(fù)性
0.5um
0.5um
1um
1um
2um
2～4um
2～4um
2～5um
頻率響應(yīng)
0～10KHz
0～8KHz
0～2KHz
0～1KHz
輸出信號(hào)
0～5V，0～10V，4～20mA，RS485
供電電壓
電壓型+9～36VDC或±15VDC可選
電流型+22～30VDC,RS485型+12VDC
工作電流
電壓型＜45mA
電流型＜25mA
RS485型＜40mA
紋波
≤20mV
系統(tǒng)溫漂
根據(jù)輸出信號(hào)和對(duì)應(yīng)量程等因素而定
靜態(tài)靈敏度
根據(jù)輸出信號(hào)和對(duì)應(yīng)量程等因素而定
輸出負(fù)載
電壓輸出：負(fù)載能力＜10KΩ
電流輸出：負(fù)載能力＜500Ω
標(biāo)定時(shí)
環(huán)境溫度
（20±5）℃
使用溫度
探頭-30℃～+110℃
前置器（集成式盒子）-30℃～+85℃
防護(hù)等級(jí)
探頭 IP67
前置器 IP65
探頭電纜
默認(rèn)2m，可定制
電源電纜
默認(rèn)2m，可定制
分辨率：
四、集成式電渦流傳感器接線定義：
電流型
電壓型
RS485
棕線
電源正 +24VDC
電源正 +12VDC或+24VDC
電源正 +12VDC
黑線
空
電源負(fù) 0V
電源負(fù) 0V
藍(lán)線
電流輸出 OUT
輸出正 OUT+
RS485 A+
白線
空
輸出負(fù) OUT-
RS485 B-
屏蔽線
接大地 GND
接大地 GND
接大地 GND
五
ML33傳感器系統(tǒng)有探頭、前置器（集成式盒子）
1、電渦流傳感器探頭
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(guò)程中，探頭頭部體一般采用耐高溫PPS工程塑料，通過(guò)“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(lái)分類(lèi)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(jiàn)圖所示（標(biāo)準(zhǔn)型）：
量程
探頭直徑
探頭長(zhǎng)度
殼體長(zhǎng)度
安裝類(lèi)型
螺紋規(guī)格
1mm
Φ6mm探頭
5mm
30mm
標(biāo)準(zhǔn)
M8X1.0
2mm
Φ8mm探頭
7mm
30mm
標(biāo)準(zhǔn)
M9X1.0
4mm
Φ11mm探頭
8mm
50mm
標(biāo)準(zhǔn)
M14X1.5
5mm
Φ17mm探頭
11mm
50mm
標(biāo)準(zhǔn)
M18X1.0
12.5mm
Φ30mm探頭
26mm
40mm
反裝
M14X1.5
20mm
Φ40mm探頭
33mm
40mm
反裝
M14X1.5
25mm
Φ50mm探頭
42mm
50mm
反裝
M18X1.5
50mm
Φ60mm探頭
47mm
50mm
反裝
M18X1.5
探頭殼體用于連接和固定探頭頭部，并用為探頭安裝時(shí)的裝夾結(jié)構(gòu)。殼體一般采用304不銹鋼工藝制成，上面刻有標(biāo)準(zhǔn)螺紋，并備有鎖緊螺母。為了能適應(yīng)不同的應(yīng)用和安裝場(chǎng)合
方形式探頭安裝尺寸：
圓形式探頭安裝尺寸：
2
前置器（集成式盒子）是整個(gè)傳感器系統(tǒng)的信號(hào)處理中心
六、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(wèn)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(guò)電流時(shí)，在頭部周?chē)鷷?huì)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，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(guò)磁場(chǎng)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(cè)量結(jié)果的失真，這種情況我們稱(chēng)之為相鄰干擾。排除相鄰干擾有關(guān)的因素:被測(cè)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(jiàn)下表。
探頭頭部發(fā)射的交變磁場(chǎng)在徑向和橫向上都有一定的擴(kuò)散。 因此在安裝時(shí)
1
安裝探頭時(shí)，應(yīng)考慮傳感器的線性測(cè)量范圍和被測(cè)間隙的變化量
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
通過(guò)測(cè)量前置器輸出電壓來(lái)確定安裝間隙
2
各種型號(hào)電渦流傳感器
3
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(cè)量的效果
4、被測(cè)體材料對(duì)傳感器測(cè)量結(jié)果的影響：
傳感器特性與被測(cè)體的電導(dǎo)率磁導(dǎo)率有關(guān)
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(cè)體正對(duì)探頭的表面光潔度也會(huì)影響測(cè)量結(jié)果！不光滑的被測(cè)體表面，在實(shí)際的測(cè)量應(yīng)用中會(huì)帶來(lái)較大的附加誤差，特別是對(duì)于振動(dòng)測(cè)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(cè)表面應(yīng)該光潔
6
電渦流效應(yīng)主要集中在被測(cè)體表面
7、被測(cè)體表面鍍層對(duì)傳感器的影響：
被測(cè)體表面的鍍層對(duì)傳感器的影響相當(dāng)于改變了被測(cè)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(cè)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(chǎng)范圍是一定的，而被測(cè)體表面形成的渦流場(chǎng)也是一定的。這樣就對(duì)被測(cè)體表面大小有一定要求。為了防止電渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)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(cè)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(cè)面直徑應(yīng)大于探頭頭部直徑的1.5倍以上；當(dāng)被測(cè)體為圓軸且探頭中心線與軸心線正交時(shí)，一般要求被測(cè)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(cè)體表面越小，靈敏度下降越多。當(dāng)被測(cè)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(cè)體的厚度也會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。被測(cè)體中電渦流場(chǎng)作用的深度由頻率、材料導(dǎo)電率
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(zhǎng)度等都成為影響傳感器性能的因素！
10、外界磁場(chǎng)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(chǎng)的影響在工程應(yīng)用中應(yīng)該充分考慮！強(qiáng)的外界磁場(chǎng)肯定會(huì)影響傳感器的性能。
對(duì)于外界靜磁場(chǎng)，由于靜磁場(chǎng)強(qiáng)度是一定的，方向與渦流磁場(chǎng)可能呈現(xiàn)現(xiàn)各種狀況，而一旦外界靜磁場(chǎng)方向確定，其對(duì)渦流磁場(chǎng)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(chǎng)的影響可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的試驗(yàn)測(cè)量出傳感器靈敏度的變化，通過(guò)后續(xù)電路或軟件算法排除。
對(duì)于外界交變磁場(chǎng)，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(chǎng)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(chǎng)對(duì)渦流磁場(chǎng)的影響也是交變的
、集成式電渦流傳感器工作原理：
，屬于一種電感式測(cè)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?chē)纬梢粋€(gè)磁場(chǎng)。如果將一個(gè)導(dǎo)體放入這個(gè)磁場(chǎng),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(chǎng)方向與線圈磁場(chǎng)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(cè)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(cè)量原理可以測(cè)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(cè)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(cè)量環(huán)境的要求。
、集成式電渦流傳感器應(yīng)用范圍：
、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(zhǎng)期可靠工作 、靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng) 、非接觸測(cè)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(zhǎng)期實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(chēng)重測(cè)量、金屬板厚測(cè)量 、材料形變量等應(yīng)用領(lǐng)域。
、集成式電渦流傳感器技術(shù)參數(shù)：
、集成式電渦流傳感器安裝尺寸：
、電纜以及附件組成。
，探頭殼體具有不同的形式和不同的螺紋及尺寸規(guī)格。
沉頭式探頭安裝尺寸：
、電渦流傳感器前置器（集成式盒子）
。一方面，前置器（集成式盒子）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（集成式盒子）通過(guò)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(guò)前置器（集成式盒子）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)。
，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。
、對(duì)探頭安裝間隙的要求：
，當(dāng)被測(cè)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(cè)間隙的15%以上）。通常，測(cè)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(cè)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(lái)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。
，用萬(wàn)用表電壓檔監(jiān)測(cè)前置器的輸出，同時(shí)調(diào)節(jié)探頭與被測(cè)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。
，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?chē)慕饘儆绊?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">，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(cè)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。
、對(duì)初始間隙的要求：
，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(shū)，認(rèn)真分析特性曲線，以確定傳感器是否滿足所要測(cè)量的間隙，一般傳感器直徑越大所測(cè)量間隙也越大。
、對(duì)探頭支架的要求：
，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(cè)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(cè)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(méi)有影響，但較好還是保證傳感器與被測(cè)面垂直 。
，當(dāng)被測(cè)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(cè)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(lái)說(shuō)渦流效應(yīng)要強(qiáng)，因此傳感器感應(yīng)靈敏度要高。
、被測(cè)體表面加工狀況對(duì)傳感器測(cè)量結(jié)果的影響：
，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(cè)量設(shè)置的凸臺(tái)或凹槽除外）。一般對(duì)于振動(dòng)測(cè)量的被測(cè)表面粗糙度要求在0.4um～0.8um之間 ；對(duì)于位移測(cè)量被測(cè)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(cè)面進(jìn)行衍磨或拋光 。
、被測(cè)體表面殘磁效應(yīng)對(duì)傳感器的影響：
，如果由于加工過(guò)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(cè)量時(shí)，如果被測(cè)體表面殘磁效應(yīng)過(guò)大 ，會(huì)出現(xiàn)測(cè)量波形發(fā)生畸變 。
、導(dǎo)磁率決定 。因此如果被測(cè)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。
。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(chǎng)的作用范圍，或采取磁場(chǎng)屏蔽措施使產(chǎn)生的影響zui小
。
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上一條: 振弦裂縫計(jì)采集卡采集模塊
下一條: ML33Y-SL（尾部側(cè)出線）
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