灵敏型电涡流式传感器_在线百科全书查询

灵敏型电涡流式传感器

一、简介

当成块的金属处于变化着的磁场中或者在磁场中运动时，铁磁性金属体内都会产生感应电动势，称为涡流。当磁场是由电流产生时，此时产生的涡流成为电涡流。一种检测装置，能感受到被测量电涡流的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求，这样的高灵敏度、高精度传感器称为灵敏型电涡流式传感器，它为能灵敏的感受规定的被测量件并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。

灵敏型电涡流式传感器则是利用电涡流的产生与感应，一定的硬件和软件通过数据转换，在速度分析测量中，特别是对非接触的转动、位移信号，能连续准确地采集到振动、转动等轨迹运动的多种参数的敏感装置。该类传感器的应用工业大背景是能直接非接触测量转轴的状态，如转子的不平衡、不对中、轴承磨损、轴裂纹及发生摩擦等机械问题的早期判定，可提供关键的信息。灵敏型电涡流式传感器以其长期工作可靠性好、测量范围宽、灵敏度高、分辨率高、响应速度快、抗干扰力强等优点，在工业中应用广泛。灵敏型电涡流式传感器在工业基础研究、精密设备的生产制造、设备检测试验中应用广泛。具体而言，目前灵敏型电涡流式传感器主要用于研究测定高速旋转的机械和往复式运动的机械的运动轨迹数据，以及振动等的研究。

二、灵敏型电涡流式传感器的一般理解含义

灵敏型电涡流式传感器具有高线性度、高分辨力地测量金属导体距探头表面距离的能力。它是一种非接触测量工具，能够准确测量被测体（必须是金属导体）与探头端面之间静态和动态的相对位移变化量。金属导体在变化的电磁场中发生振动、位移或在磁场中作切割电磁力线运动时，导体内将产生呈涡旋状的感应电流的现象为电涡流效应。利用该电涡流效应制成的高精度传感器称为灵敏型电涡流式传感器。

三、工作原理和过程

灵敏型电涡流式传感器系统中的前置器中高频振荡电流通过延伸电缆流入探头线圈，在探头头部的线圈中产生交变的磁场。当被测金属体靠近这一磁场，则在此金属表面产生感应电流，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，由于其反作用，使头部线圈高频电流的幅度和相位得到改变（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、电流频率以及头部线圈到金属导体表面的距离等参数有关。通常假定金属导体材质均匀且性能是线性和各项同性，则线圈和金属导体系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和频率ω参数来描述。则线圈特征阻抗可用Z=F(τ, ξ, б, D, I, ω)函数来表示。通常我们能做到控制τ, ξ, б, I, ω这几个参数在一定范围内不变，则线圈的特征阻抗Z就成为距离D的单值函数，虽然它整个函数是一非线性的，其函数特征为“S”型曲线，但可以选取它近似为线性的一段。于此，通过前置器电子线路的处理，将线圈阻抗Z的变化，即头部体线圈与金属导体的距离D的变化转化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，灵敏型电涡流式传感器就是根据这一原理实现对金属物体的位移、振动等参数的测量。