電渦流傳感器原理

更新時間：2025-03-26

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1. 電渦流傳感器原理—簡介

電渦流傳感器是一種非接觸的線性化計量工具，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。探頭里有小型線圈，由控制器控制產(chǎn)生震蕩電磁場，當(dāng)接近被測體時，被測體表面會產(chǎn)生感應(yīng)電流，而產(chǎn)生反向的電磁場，此時電渦流傳感器根據(jù)反向電磁場的強(qiáng)度來判斷與被測體之間的距離。

按照電渦流在導(dǎo)體內(nèi)的貫穿情況，電渦流傳感器可分為高頻反射式和低頻透射式兩類，但從基本工作原理上來說仍是相似的。電渦流式傳感器最大的特點是能對位移、厚度、表面溫度、速度、應(yīng)力、材料損傷等進(jìn)行非接觸式連續(xù)測量，且長期工作可靠性好、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，常被用于對大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸位移、軸振動、軸轉(zhuǎn)速等參數(shù)進(jìn)行長期實時監(jiān)測，可以分析出設(shè)備的工作狀況和故障原因，有效地對設(shè)備進(jìn)行保護(hù)及預(yù)測性維修。

2. 電渦流傳感器原理—基本結(jié)構(gòu)

電渦流傳感器結(jié)構(gòu)較簡單，主要是一個安裝在框架上的線圈，線圈可以繞成扁平圓形，粘貼在框架上，也可以在框架上開一個槽，導(dǎo)線繞制在槽內(nèi)而形成一個線圈，線圈導(dǎo)線一般采用高強(qiáng)度漆包銅線，如果要求高一些，可以使用銀或銀合金線，外部用聚四氟乙烯等高品質(zhì)因數(shù)塑料密封，如下圖所示。為充分利用電渦流效應(yīng)，被測體為圓盤狀物體的平面時，物體的直徑應(yīng)大于線圈直徑的2倍以上，否則將使靈敏度降低;被測體為軸狀圓柱體的圓弧表面時，它的直徑為線圈直徑的4倍以上，才不影響測量結(jié)果。檢測效果還與被測體的厚度有關(guān)，不能太薄，一般需0.2mm以上。另外，對于非磁性材料，被測體電導(dǎo)率越高，靈敏度越高。對磁性材料則視磁導(dǎo)率及磁滯損耗的綜合影響而定。

3. 電渦流傳感器原理—工作原理

電渦流式傳感器基于電渦流效應(yīng)制成的，因此首先介紹電渦流效應(yīng)。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(yùn)動時，導(dǎo)體內(nèi)將產(chǎn)生呈渦旋狀的感應(yīng)電流，且呈閉合回路，類似于水渦流形狀，此電流叫電渦流，以上現(xiàn)象稱為電渦流效應(yīng)，是電磁感應(yīng)原理的延伸。注意：電渦流傳感器要求被測體必須是導(dǎo)體。

其工作過程如下圖所示：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)。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)。