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电涡流位移传感器原理与应用

电涡流位移（振动）传感器原理与应用

电涡流传感器能静态和动向地非接触、高线性度、高分辨力地丈量

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。

电涡流传感器能正确丈量被测体（一定是金属导体）与探头端面之间静

态和动向的相对位移变化。在高速旋起色械和来去式运动机械的状态分

析，振动研究、剖析丈量中，对非接触的高精度振动、位移信号，能连

续正确地收集到转子振动状态的多种参数。如轴的径向振动、振幅以及

轴向地点。从转子动力学、轴承学的理论上剖析，大型旋起色械的运动

状态，主要取决于其中心—转轴，而电涡流传感器，能直接非接触丈量

转轴的状态，对诸如转子的不均衡、不对中、轴承磨损、轴裂纹及发生

摩擦等机械问题的初期判断，可供给重点的信息。电涡流传感器以其长

期工作靠谱性好、丈量范围宽、敏捷度高、分辨率高、响应速度快、抗

扰乱力强、不受油污等介质的影响、构造简单等长处，在大型旋起色械

状态的在线监测与故障诊疗中获得宽泛应用。

一、电涡流传感器的基来源理

依据法拉第电磁感觉原理，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，导体内将产生呈涡旋状的感觉电流，此电流

叫电涡流，以上现象称为电涡流效应。而依据电涡流效应制成的传感器

电涡流位移传感器原理与应用

称为电涡流式传感器。

前置器中高频振荡电流经过延长电缆流入探头线圈，在探头头部的

线圈中产生交变的磁场。当被测金属体凑近这一磁场，则在此金属表面

产生感觉电流，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，因为其反作用，使头部线圈高频电流的幅度和相位获得

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、电流频次以及头部线圈到金属导体表面的距离等

参数相关。往常假设金属导体材质平均且性能是线性和各项同性，则线

圈和金属导系统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和频次ω参

数来描绘。则线圈特色阻抗可用Z=F(τ,ξ,б,D,I,ω)函数来表示。往常

我们能做到控制τ,ξ,б,I,ω这几个参数在必定范围内不变，则线圈的

特色阻抗Z就成为距离D的单值函数，固然它整个

函数是一非线性的，其函数特色为“S”型曲线，但能够选用它近似为

线性的一段。于此，经过前置器电子线路的办理，将线圈阻抗Z的变化，

即头部体线圈与金属导体的距离D的变化转变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

是依据这一原理实现对金属物体的位移、振动等参数的丈量。

电涡流位移传感器原理与应用

其工作过程是：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值的变化惹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、线性赔偿、放大归一办理转变

成电压（电流）变化，最后达成机械位移(空隙)变换成电压（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相关。

依据电涡流在导体内的贯串状况，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还是相像的。电涡流式传感器

最大的特色是能对位移、厚度、表面温度、速度、应力、资料损害等

进行非接触式连续丈量，此外还拥有体积小，敏捷度高，频次响应宽等

特色，应用极其宽泛。

二、电涡流传感器的典型应用

电涡流传感器系统宽泛应用于电力、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起色械轴的径向振动、轴向位移、键相器、轴转速、

胀差、偏爱、以及转子动力学研究和零件尺寸查验等进行在线丈量和保

护。

1、相对振动丈量

电涡流位移传感器原理与应用

丈量径向振动，能够由它剖析轴承的工作状态，还可以够看到剖析转

子的不均衡，不对中等机械故障。电涡流传感器系统能够供给关于以下

重点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??●来去式机械