電渦流傳感器原理

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，能準確測量被測體(必須是金屬導體)與探頭端面之間靜態和動態的相對位移變化。探頭里有小型線圈，由控制器控制產生震蕩電磁場，當接近被測體時，被測體表面會產生感應電流，而產生反向的電磁場，此時電渦流傳感器根據反向電磁場的強度來判斷與被測體之間的距離。

按照電渦流在導體內的貫穿情況，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、應力、材料損傷等進行非接觸式連續測量，且長期工作可靠性好、靈敏度高、抗干擾能力強、非接觸測量、響應速度快、不受油水等介質的影響，常被用于對大型旋轉機械的軸位移、軸振動、軸轉速等參數進行長期實時監測，可以分析出設備的工作狀況和故障原因，有效地對設備進行保護及預測性維修。

2. 電渦流傳感器原理—基本結構

電渦流傳感器結構較簡單，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，導線繞制在槽內而形成一個線圈，線圈導線一般采用高強度漆包銅線，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因數塑料密封，如下圖所示。為充分利用電渦流效應，被測體為圓盤狀物體的平面時，物體的直徑應大于線圈直徑的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，才不影響測量結果。檢測效果還與被測體的厚度有關，不能太薄，一般需0.2mm以上。另外，對于非磁性材料，被測體電導率越高，靈敏度越高。對磁性材料則視磁導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制成的，因此首先介紹電渦流效應。根據法拉第電磁感應原理，塊狀金屬導體置于變化的磁場中或在磁場中作切割磁力線運動時，導體內將產生呈渦旋狀的感應電流，且呈閉合回路，類似于水渦流形狀，此電流叫電渦流，以上現象稱為電渦流效應，是電磁感應原理的延伸。 注意：電渦流傳感器要求被測體必須是導體。

其工作過程如下圖所示：當被測金屬與探頭之間的距離發生變化時，探頭中線圈的Q值也發生變化，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過檢波、濾波、線性補償、放大歸一處理轉化成電壓(電流)變化，最終完成機械位移(間隙)轉換成電壓(電流)。由上所述，電渦流傳感器工作系統中被測體可看作傳感器系統的一半，即一個電渦流位移傳感器的性能與被測體有關。