电涡流测位移(冀生东)Microsoft Word 文档 (2)..doc

电涡流式测位移传感器1、 适用场合：车床主轴的轴向窜动和径向跳动 用于测量转子的轴向位移，两个测量线圈L和L分别置于轴向磁悬浮轴承中的推力盘两侧，这里推力盘既是磁悬浮轴承中的一部分，又是位移传感器中的可动铁心。当推力盘发生(轴向)位移时，L1和L的电感量就会发生相应的变化。图4是测量电路的原理框图，其中L、L、R和R构成基本电感电桥，U为桥路激励电源电压。当转子发生轴向位移时，电桥偏离原平衡点，桥路的不平衡输出信号(即位移信号)经同相交流放大器放大后，送入相敏检波电路检波，输出放大器最终将位置信号放大后输出。由于电感式传感器具有输出信号大的特点，因此，测量电路相对于电涡流传感器来说也简单得多。图5是实验测得的二组静态位置输出特性曲线。两条曲线的灵敏度分别为26.5mv/m和42.0mv/m，已经超过了目前常用的电流传感器的灵敏度。在测量范围以内线性度良好，能够满足电磁轴承的应用要求。电涡流位移传感器油水中测量位移：由传感器探头产生的磁场在被测体上形成感应磁场，这个感应磁场与探头产生磁场的磁性相反，会对探头磁场产生反作用，这时探头磁场的变化转化为电流的变化，从而检测到被测体。被测物必须是均匀的、导电材料。也就是属于金属类的物质才能够测量。而油水等都不属于金属类的，他们的存在不影响测量的结果。一般的传感器，都会受到油水的影响。在用于油水中测量位移时，传感器的探头要特殊处理，加上防水防杂质功能。使探头在置于油中时不会造成损坏或者测量不准确。它的最大优势是在能在有油的环境中使用而不受影响。控制器与探头分离，方便探头的安装与替换，避免控制器受油污的渍浸。2、系统结构图：线圈 框架 衬套 支架 电缆 插头特点：电涡流位移传感器能静态和动态地非接触、高线性度、高分辨力地测量被测金属导体距探头表面距离。它是一种非接触的线化计量工具。电涡流位移传感器必须是金属导体，在与探头端面之间静态和动态的相对位移变化，对测量发生的位移变化可以高精度的测速出来，电涡流传感器以其长期工作可靠性好、测量范围宽、灵敏度高、分辨率高等优点。3、工作原理：当多匝测试线圈中通以一定频率的激励电流时，水平方向移动的被测物体上就会形成涡流，涡流形成的感应磁场和被测物体在运动中切割磁力线将影响测试线圈的电感、电阻和品质因素。线圈的品质因素Q是被测物体位移x、测试距离d、线圈几何尺寸、物体的特性和几何形状等参数的函数关系。固定测试距离d而测得Q，根据Q与物体位移x的函数关系，从而得到物体的位移.等效电路图如下：R1线圈电路 R2金属板等效电阻 L1线圈的电感 U激励电压 L2金属板的电感4、精度、范围要求：（1） 对工作温度的要求一般涡流传感器的最高允许温度180C，实际上如果工作温度过高，不仅传感器的灵敏度会显著降低，还会造成传感器的损坏，因此测量汽轮机高、中、低转轴振动时，传感器必须安装在轴瓦内，只有特制的高温涡流传感器才允许安装在汽封附近。（2） 对被测体的要求为防止电涡流产生的磁场影响仪器的正常输出，安装时传感器头部四周必须留有一定范围的非导电介质空间。若在测试过程中某一部位需要同时安装两个或以上传感器，为避免交叉干扰，两个传感器之间应保持一定的距离。另外，被测体表面积应为探头直径3倍以上，表面不应有伤痕、小孔和缝隙，不允许表面电镀。被测体材料应与探头、前置器标定的材料一致。（3） 对探头支架的要求探头通过支架固定在轴承座上，支架应有足够的刚度以提高其自振频率，避免或减小被测体振动时支架的受激自振。（4） 对初始间隙的要求电涡流传感器应在一定的间隙电压（传感器顶部与被测物体之间间隙，在仪表上指示一般是电压）值下，其读数才有较好的线性度，所以在安装传感器时必须调整好合适的初始间隙。转子旋转和机组带负荷后，转子相对于传感器将发生位移。如果把传感器装在轴承顶部，其间隙将减少；如装在轴承水平方向，其间隙取决于转子旋转方向；当转向一定时，其间隙取决于安装在右侧还是左侧。为了获得合适的工作间隙值，在安装时应估算转子从静态到转动状态机组带负荷后轴颈位移值和位移方向，以便在调整初始间隙时给予考虑。根据现场经验，转子从静态到工作转速，轴颈抬高大约为轴瓦间隙的1/2；水平方向位移与轴瓦形式、轴瓦两侧间隙和机组滑销系统工作状态有关，一般位移值为0.05-0.20mm。5 在调整传感器初始间隙时，除了要考虑上述这些因素外，还要考虑最大振动值和转子原始晃摆值。传感器初始间隙应大于转轴可能发生的最大振幅和转轴原始晃摆值的1/2。5、安装方法：（1） 探头插入安装孔之前，应保证孔内无杂物，探头能自由转动而不会与导线缠绕。（2） 为避免擦伤探头端部或监视表面，可用非金属测隙规测定探头的间隙。（3） 也可用连接探头导线到延伸电缆及前置器的电汽方法整定探头间隙。当探头间隙调整合适后，旋紧防松螺母。此时应注意，过分旋紧会使螺纹损坏。探头被固定后，探头的导线也应牢固。延伸电缆的长度应于前置器所需的长度一致。任意的加长或缩短均会导致测量误差。前置器应置于铸铝的盒子内，以免机械损坏及污染。不允许盒子上附有多余的电缆，在不改变探头到前置器电缆长度的前提下，允许在同一个盒内装有多个前置器，以降低安装成本，简化从前置器到监视器的电缆布线。采用适当的隔离和屏蔽接地，将信号所受的干扰降至最低限度。3、 延伸电缆的安装延伸电缆作为连接探头和前置器的中间部分，是涡流传感器的一个重要组成部分，所以延伸电缆的安装应保证在使用过程中不易受损坏，应避免延伸电缆的高温环境。探头与延伸电缆的连接处应锁紧，接头用热缩管包裹好，这样可以避免接地并防止接头松动。在盘放延伸电缆时应避免盘放半径过小而折坏电缆线。一般要求延伸电缆盘放直径不得小于55mm.4、 前置器的安装前置器是整个传感器系统的信号处理部分，要求将其安装在远离高温环境的地方，其周围环境应无明显的蒸汽和水珠、无腐蚀性的汽体、干燥、振动小、前置器周围的环境温度与室温相差不大的地方。安装时前置器壳体金属部分不要同机壳或大地接触。安装时必须避免有其他干扰信号影响测量电路。5、 转速、零转速、偏心、键相传感器安装间隙的锁定 这四种传感器均可采用塞尺测量安装间隙的方法进行安装。在探头端面和被测面之间塞入设定安装间隙厚度的塞尺，这四种传感器的安装间隙约为1.3mm左右。当探头端面和被测面压紧塞尺时，紧固探头即可。6、 轴振动传感器安装间隙的锁定将探头、延伸电缆、前置器连接起来，并给传感器系统接上电源，用精度较高的万用表监测前置器的输出电压，同时调整探头与被测面的间隙，当前置器的输出电压大约在10-11vDC之间时，拧紧探头的两个紧固螺母固定探头即可。6、注意事项：1、 安装注意事项：（1） 探头的安装间隙。（2） 探头头部与安装面的安全间距。（3） 电缆转接头的密封与绝缘。（4） 探头抗腐蚀性。（5） 各探头间的最小间距。（6） 探头安装支架的牢固性。（7） 探头所带电缆、延伸电缆的安装。（8） 探头的高温高压环境。2、 影响传感器特性的因素：（1） 被测体表面平整度对传感器的影响不规则的被测体表面，会给实际测量带来附加误差，因此被测体表面应该平整光滑，不应存在凸起、洞眼、刻痕、凹槽等缺陷。（2） 被测体表面磁效应对传感器的影响电涡流效应主要集中在被测体表面，如果由于加工过程中形成残磁效应，以及淬火不均匀、硬度不均匀、结晶结构不均匀等都会影响传感器特性。（3） 被测体表面镀层对传感器的影响被测体表面的镀层对传感器的影响相当于改变了被测体材料，视其镀层的材料、厚薄，传感器的灵敏度会略有变化。（4） 被测体表面尺寸对传感器的影响 由于探头线圈产生的磁场范围是一定的，而被测体表面形成的涡流也是一定的。这样就对被测体表面大小有一定要求。通常，当被测体表面为平面时，以正对探头中心线的点为中心，被测面直径应大于探头头部直径的1.5倍以上。当被测体为圆轴且探头中心线与