CIJ13500传感器说明书.doc

1. 使用说明1.1目的及应用CIJ13500型电涡流探头，延伸电缆，前置器，组成了依据电涡流原理，非接触式位移-电压测量系统。与CIJ6600系列旋转机械状态监测系统配合使用，可应用于静态和动态位移以及转速、键相信号的测量。这意味着旋转机械缓慢地低频段的轴向位移和高频段的径向振动可以被测量，通过将脉冲齿轮或固定在轴上的键相槽（凸或凹），旋转机械的转速就可被测得并且可产生关键的脉冲。 电涡流探头、延伸电缆和前置器配套调试成一个完整的测量系统，可以达到最高的精度。由于这个原因，电涡流探头、延伸电缆和前置器通常一起配套使用。CIJ13500电涡流传感器的型号和序列号都标注在探头的电缆和前置器的面板上。 电涡流测量系统的电气特性与旋转机械的主轴材料相关（参考材料：42铬钼，依据标准SAE 4140）。测量系统的标准灵敏度是依据这种材料调试的。如果有必要，其他材料可被用于调试，在安装传感器时，传感器探头与测量目标的间隙要调整。调整的尺度根据前置器的输出信号确定。CIJ13500前置器被安置在一个屏蔽的金属盒里，这盒子将被安装在安装箱里。电涡流传感器探头、延伸电缆和前置器采用黄金自锁式同轴电缆接头连接。电涡流传感器以及测量的电子器件的供电电源电路也包含在前置器中。CIJ13500前置器供电电压为-24VDC，输出电压号的正常范围（通常被设置为-2 -18V或-4-20V）与传感器的测量量程成比例。如果电涡流传感器有特殊的测量要求,输出电压将相应把调整为其他输出方式（例如：-5V+5V，05V等）驰捷公司可以提供多种型号的电涡流传感器，具体选自那个依赖于测量量程，用于测量的可用空间以及环境温度等因素。1.2工作原理 CIJ13500电涡流传感器的测量连圈通过一根同轴双屏蔽电缆线连接到前置器中的振荡器电路，该振荡器电路产生一个高频振荡信号，因此在电涡流传感器探头的周围产生一个高频磁场。如果电涡流探头前端有金属物体，这个高频磁场将产生高频电流和与原磁场方向相反的另一磁场。振荡器振幅的衰减系数取决于电涡流探头与测量目标的距离距离越近衰减的系数越大，其振荡器信号的的幅度越小。位于振荡器输出端的调制解调器将调幅高频信号解调成一个低频信号，后续部分的电路主要作用是线性化处理及放大原始低频信号，最后在前置器的OUT端产生一个与电涡流探头及目标物之间间隙成比例的电压信号。1.3安装和调试1.3.1安装和连接的提示为了确保电磁的兼容性，我们建议使用双屏蔽双绞线电缆来连接前置器与后续测量电路的信号放大器。为了保证前置器连线的可靠，最好是使用LiYCY-CY 22n mm2(n=0.251.5 mm2)型号的电缆线。主连接电缆可以是拥有相应电缆结构的多芯电缆。我们建议直接在控制室电缆入口处，靠近后续测量放大器的地方，将外屏蔽线连接到保护地/测量地。另外还必须把电缆线的外屏蔽网尽可能多的连接到保护地；例如：每个中间配线架或电缆接头处。一旦发生只能使用LiYCY-CY 220.25 mm2型号的电缆的情形下，最长的电缆长度是400m，如果加长使用电缆，就必须把中间配线架就近安置在前置器和使用截面更大的电缆连接测量放大器（如 LiYCY-CY221.5m）。测量电缆在安装时必须符合测量和控制电缆安装的通用标准，同时尽可能安装在金属电缆线或管道内。在这里必须指出的是测量电缆必须交叉排列。从前置器出来的测量电缆应该优先考虑使用型号为MPT064J30 or140的电缆保护管，这种保护管可按照安装盒中的电缆接头定做。1.3.2内部安全安装在以下条件下，CIJ13500电涡流传感器及前置器可被使用危险地区的保护等级为“内部安全”的区域。连接必须参照图6，通过以下型号的铁制安全隔离栅进行连接：电源回路：9001/00-280/085/101测量回路：9001/00-280/020/101安全隔离栅必须安装在爆炸区以外的机柜或控制室内，依据DIN40 050它的保护级别至少为IP20。为了达到最佳的电气补偿效果，保护地的连接器必须通过补偿电缆连接到爆炸区对应的保护地连接器。安全隔离栅的导轨是独立的。依据（VOE01009N,表2及Nb1.1to1.4），该补偿线可使用最小截面积为1.5mm2的铜。这些安全隔离栅的连接端子可用截面积高达2.5 mm2的电缆。传感器回路总电容量的计算包括传感器输入端（可参照技术数据第1.5.6节），测量信号输出端（OUT端与地线/屏蔽网）以及电源输入端（-24V电源端与地线/屏蔽网）。传感器回路的总电容量达到1.2nF（电缆长度10m）。所以，在前置器及安全隔离栅之间允许的最大电缆容量是:CLmax=49nF（保护级别IIC）及:CLmax=616nF（保护级别IIB）；（电缆/电缆及电缆/屏蔽网）,在前置器及安全隔离栅之间允许最大电感容量是LLmax=1.6mH（级别IIC），LLmax=8mH（级别IIB）。下表指出在前置器与安全隔离栅之间的最大电缆长度。保护级别IICIIB电缆（LiYCY-CY 220.25 mm2）和依据PT 1492/00测量电缆电容量C=2150nFLmax163m1000m低电容量电缆C=260nF/km例如： Li2YCY（TP）电缆Lmax408m1000m在安全屏障及测量放大器间电缆线很长的情况下，传感器的上限截止频率会因隔离栅的电阻（1510）及电缆的容量而衰减。衰减系数如下：3dB在f=2KHz及CL=50nF，相应330m长的电缆（150nF/km）1dB在f=2KHz及CL=25nF，相应165m长的电缆（150nF/km）当CIJ13500前置器在危险区进行操作时，前置器必须固定安装在合适的外壳内，为了避免静电放大转换器机箱内金属体摩擦应被避免，机箱不能暴露击打及机械冲击中，同时也绝不被清洗。！1.3.3测量系统在旋转机械中的调试前置器供电为-24VDC。将传感器接头连接到前置器的输入端。用电压表测量OUT端与地线的输出电平。CIJ13500传感器安装调试：l 拧松传感器的锁紧螺母l 在安装及扭动传感器之前，首先将传感器探头的延伸电缆去掉，以避免电缆缠绕。l 转动安装支架中的传感器探头，一直到传感器头部及测量物体间的间隙达到测量要求并且电压表指示出特性曲线的数据点。l 对于相对振动测量，最好将传感器的输出值调整到12Vresp/10V1Vl 对于静态测量，必须精确调整达到输出幅值，传感器最好被设置成CON021及CON031三种输出电平中的一种：对于围绕中心点的对称位移（见图3）设置成-12V(-4-20V)或-10V（-2-18V）0.05V对应测量量程的最小值 设置成-4V（-4-20V）resp.-2V(-2-18V) 0.05V对于单边距离增大运动对应测量量程的最大值 设置成-20V（-4-20V）resp.-18V(-2-18V) 0.05V对于单边距离减小运动 或者是当双方向内的不同值均需测量时，测量量程范围内的任意值。l 用锁紧螺母固定探头，最大扭力如下：CIJ13500- 5mm传感器 1NmCIJ13500-8mm传感器 15NmCIJ13500-1125mm传感器 100NmCIJ13500传感器（法兰底座探头）安装调试：如果架座的边缘与目标物之间的距离不准确时，可通过移动架座边来调整，为了达到更精准的调整，我们建议使用线性引导支持如燕尾轴承，客户需求的特定解决方案，可在驰捷公司的咨询中设计及生产。通过移动支架调整传感器及测量目标的距离，直到转换器的输出信号产生了所需点的特定曲线-12V(-4、-20V) or-10V（-2、-18V）0.05V围中心点均匀分布测量范围的最小值-4V（-4、-20V）resp-2(-2、-18V)至最大值的单边分布安装底座到正确的位置保证安全螺丝和螺母拧紧了，传感器的安装必须 垂直于被测物1.3.4 双传感器测量的相互影响如果两个电涡流测量传感器被安装得很近，则会在两者间的产生相互影响及得出错误的测量结果。这在用两个CIJ13500-8mm传感器成单扇形或双扇形90安装，测量直径100mm轴的轴振动时可能发生。在这种情况下，载波频率必须通过前置器的跳线J1变更。之后，传感器测量系统必须重新校准。1.3.5传感器的校准（只限特殊情形）校准设备是用CIJ-J60型静态校验仪，参照图9在前置器中进行焊接之前先关掉电源输出电压范围由-2-18V变更到-4-20V时，连接器J2必要先打开，这只是改变电压范围，而不影响传感器系统的线性及调试开启连接器J1将会使振荡器频率增加大约为250KHZ，依据以下的描述重新对传感器系统做一些调整是非常有必要的。可调元器件的位置如图2所示传感器的调试步骤：1 移掉电阻R22（增益因子，大约010K）和R23（零点，大约10K200K）将GAIN电位器置在中心位置，电阻R24取决于传感器的类型：CIJ13500-8mm 4.02K；CIJ13500-11mm 5.62K；CIJ13500-25mm 10K2 设置测量的初始间隙-离传感器探头最近的距离（8mm：500um,依据操作手册）3 设置电位器R23的输出水平为-2V-4V4 探头定位到测量量程的中点位置（+初始间隙）（8mm:1500un）5 读出输出电压及计算输出电压与-10V-12V的差值，通过R22调整输出电压 atVont-10V-12V按差值的两倍降低电压atVont-10V-12V按差值的两倍增大电压例子： 测量电压（量程中点） 调整电压(调R22)Vist-10V -10.50 -9.5 Vist-10V -9.00 -11.006 重复步骤2-5直到精确度达到最优（1%）7 探头定位到满量程的位置（+初始间隙）（8mm:2500un） 如果输出的电压值是-18V120V（最大1%）表示调试正确，继续步骤8 如果输出电压-17.8V-19.8V,根据步骤2-6以轻微的减小最小差距的方式重复调试 如果输出电压-18.2V-20.2V,根据步骤2-6以轻微的增大最小差距的方式重复调试8. 如果位移量在-2V,-10V及-18V-4V,-12V和-20V区间里可以接受，则检测中间位置输出电压-4V、-6V、-8V的线性度9. 设置位移量至满量程处，然后记录输出电压，R22及R23的电阻，必须用固定电阻焊接。10. 依据步骤8检测线性1.4保养、故障发现、维修1.4.1保养在操作中，传感器探头和前置器不需要任何保养，高端的材料以及坚固的制作确保不被误操作，长时间工作甚至是在恶劣的环境损坏。1.4.2 发现故障为了快速发现故障我们建议暂时将同一种的传感器连接至前置器，如果传感器探头靠近一个金属物体，则转换器的电压一定从大约为-20V改变为-4V。如果前置器输入端开路或是短路的情形下，输出电压大约为0.3V，打开的转换器输入端测不到供电电压或是供电频率。电涡流传感器由低电阻线圈组成，只有是电阻测量才有可能探测出电缆的断开，对于短路电流或是有缺陷的线圈，检测是无法进行的。电缆屏蔽层必须与金属保护管以及AMP连接器的外壳分开。容易发生的错误是传感器探头与连接电缆间的连接器缺少了或是安装了不正确的收缩管。（在保护套筒内的保护电缆管）1.4.3 修复由于设计紧凑和高可靠性的原因，不建议修理前置器。如果有缺陷，前置器必须被替换。在这种情形下，建议将传感器探头返回工厂，用新的前置器对传感器系统作一个精确的调整。假使这不能做到，则前置器标签上的所有信息以及前置器与传感器探头的准确型号和测量目标准确材料都必须明确。传感器探头与前置器的典型互换性误差平均在1.5%2%。驰捷公司承诺最大互换性误差不超过5%。1.5技术数据有公差的数据单是可信的，没有公差的数据单是不可信的，而只能作为产品信息。如果不是特别说明，数据单是在电源电压-24V情况下有效。1.5.1输入CON021型前置器通过AMP自锁插座连接涡流传感器探头，CON031型前置器通过旋钮端子连接涡流传感器探头。1.5.2 供电电源电源范围：在输出电压范围为-4-20V时为-23-32V 在输出电压范围为-2-18V时为-21-32V标准电源电流：15mA 10K的负载电阻反响连接保护：3个前置器端子（com,out,-24V）均有反接保护额定工作频率：大致为1.25MHZ因为紧密排列需要调整振荡器频率：打开J1（默认状态：关闭）1.5.3输出 针对轴振动或位移的情况输出电压是直流电压叠加交流信号电压 开环回路和闭环回路均可验证输出电压范围： J2关闭：-2-18V(默认状态)J2开启:-4-20V（100K负载电压）输出电压限制范围：-1-22V（-24V电源）额定频率：020KHZ(-3Db)C-load=10nF 015KHZ(-3Db)C-load=20nF上升时间：15MS C-load=1nF输出阻抗：大约为100负载阻抗：额定值100K（R=10K误差1%）1.5.4误差及公差灵敏度误差 ：1%范围U=1000HZ C-load=20nF输出电压的电源电压波动系数：20MV/V长时间漂移：0.3%最大（在范围：-30+70）温度漂移：平均输出电压：200MV/100K(范围：-30+70）灵敏度：2%/100k(范围：-30+70）纹波：10mVrms 电容负载下为1nF校准：通过前置器内的焊接电阻与电位器，针对几种型号传感器与试件材料的调整是可以进行的。调整是在工厂进行的，但是如果有调整需要的特殊工具，顾客或是服务工程师在现场也可以进行调整，调整的步骤见1.3.5。传感器系统的误差：这些错误被定义或校准测量范围相关，线性错误被定义为直线的偏离，接近-12V电压及其斜率是被标称灵敏度定义的传感器的绝对线性的误差测量范围扩大的绝对线性误差传感器类型 CON版本 线性误差 间隙1.5.5环境条件温度额定温度：+23正常工作范围：-30+100限制工作范围：-40+105，仅为非正常应用存贮及传输：-40+105湿度：095%；不冷凝抗震性：1060HZ:a=0.35mm依据1EC68-2-6 60150HZ保持5g不变CE兼容性 依据 EN55011（1998）&A1(1999)&A2(2001)(发射性干扰) 依据 EN61362（1997）&A1(1998)&A2(2001)&A3(2003)（抗干扰能力） 封装：尺寸（mm） 见 图7材料 AIMgSi0,5F22保护类型