基本原理

从转子动力学、轴承学的理论上分析，大型旋转机械的运动状态，主要取决于其核心-转轴，而电涡流传感器，能直接非接触测量转轴的状态，对诸如转子的不平衡、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。

根据法拉第电磁感应原理，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应电流，此电流叫电涡流，以上现象称为电涡流效应。而根据电涡流效应制成的传感器称为电涡流式传感器。

电涡流位移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，电涡流位移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。

按照电涡流在导体内的贯穿情况，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仍是相似的。

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值的变化引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、线性补偿、放大归一处理转化成电压(电流)变化， 终完成机械位移(间隙)转换成电压(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有关。

折叠编辑本段系列介绍

折叠原理介绍

电涡流传感器的原理是，通过电涡流效应的原理，准确测量被测体(必须是金属导体)与探头端面的相对位置，其特点是长期工作可靠性好、灵敏度高、抗干扰能力强、非接触测量、响应速度快、不受油水等介质的影响，常被用于对大型旋转机械的轴位移、轴振动、轴转速等参数进行长期实时监测，可以分析出设备的工作状况和故障原因，有效地对设备进行保护及预维修。

折叠典型应用

电涡流传感器系统以其独特的优点，广泛应用于电力、石油、化工、冶金等行业，对汽轮机、水轮机、发电机、鼓风机、压缩机、齿轮箱等大型旋转机械的轴的径向振动、轴向位移、鉴相器、轴转速、胀差、偏心、油膜厚度等进行在线测量和安全保护，以及转子动力学研究和零件尺寸检验等方面。图1-1列举了上海航振仪器仪表有限公司的电涡流传感器的一些典型应用示意。前置器根据探头线圈阻抗的变化输出一个与距离成正比的直流电压。

折叠产品系列

HZ891XL电涡流位移传感器

HZ891电涡流位移传感器

HZ891YT系列一体化电涡流位移传感器

折叠特殊定制系列

折叠技术指标

1、线性量程、线性范围、线性中点、非线性误差、 小被测面

非线性误差指实际输出值与理论值(按标准特性方程计算) 误值。

2、平均灵敏度(线性范围内输出变化除线性范围)

平均灵敏度误差:±5

3.、动态特性

频响:010kHz

幅频特性:01kHz衰减小于1，10kHz衰减小于5

相频特性:01kHz相位差小于-10°，10kHz相位差小于-100°

4、互换性误差5

5、工作温度

探头:工作温度-50 +175°C 温漂0.05/°C

前置器:工作温度-50 +120°C 温漂0.05/°C

6、工作介质:空气、油、水。

7、探头 工作压力:12Mpa

A、探头直径选择

B、螺纹规格选择

D 无螺纹长选择

以10mm为单位

小无螺纹长0mm 0 0，

无螺纹长250mm 2 5，

递增量10mm 0 1

探头的无螺纹部分是为了方便安装:采用螺孔安装时,适当长度的无螺纹部分可以减少需要旋入螺孔的长度。

E 壳体长度选择

以10mm为单位

小壳体长度20mm 0 2 ，

壳体长度250mm 2 5 ，

递增量10mm 0 1

探头壳体长度取决于安装位置与被测面的距离。

F 电缆长度选择

0 5 0.5m 5 0 5.0m

1 0 1.0m 9 0 9.0m

电缆长度选择应考虑被测面与前置器安装位置之间的距离。采用螺孔安装时，建议选择05(0.5m)、10(1.0m)，易于保证旋动探头时，探头电缆与探头能一起转动，不易扭断电缆，而且需选用延伸电缆，延伸电缆长度与探头总长之和为5m或9m。在机器内部安装探头，选择探头总长应保证电缆接头能处于机器外部，以防机器内部的机油污染接头。

折叠铠装选择

"K"表示电缆带铠装，无"K"表示电缆不带铠装

如果探头电缆无管道保护，建议选择铠装探头，以使探头电缆不易被损坏。

折叠选型示例

例1:HZ-891XLT08-M10×1-B-01-05-50(分体式:含前置器，电缆，探头)

表示:HZ-891XL系列电涡流传感器，探头直径φ8、壳体螺纹M10×1、标准安装方式、无螺纹长10mm、壳体长度50mm、电缆长度5m、不带铠装。

例2:HZ-891YT08HP-M10×1-B-01-05-50(一体化式内置前置器功能)

表示:HZ-891XL系列一体化电涡流传感器，探头直径φ8、壳体螺纹M10×1、标准安装方式、无螺纹长10mm、壳体长度50mm、电缆长度5m、不带铠

折叠编辑本段安装要求

折叠轴径向振动

当需要测量轴的径向振动时，要求轴的直径大于探头直径的三倍以上。每个测点应同时安装两个传感器探头，两个探头应分别安装在轴承两边的同一平面上相隔90o±5o。由于轴承盖一般是水平分割的，因此通常将两个探头分别安装在垂直中心线每一侧45o，从原动机端看，分别定义为X探头(水平方向)和Y探头(垂直方向)，X方向在垂直中心线的右侧，Y方向在垂直中心线的左侧。

轴的径向振动测量时探头的安装位置应该尽量靠近轴承，否则由于轴的挠度，得到的值会有偏差。

轴的径向振动探头安装位置与轴承的 距离。轴的径向振动测量时探头的安装:

测量轴承直径 距离

076mm 25mm

76510mm 76mm

大于520mm 160mm

探头中心线应与轴心线正交，探头监测的表面(正对探头中心线的两边1.5倍探头直径宽度的轴的整个圆周面，如图)应无裂痕或其它任何不连续的表面现象(如键槽、凸凹不平、油孔等)，且在这个范围内不能有喷镀金属或电镀，其表面的粗糟度应在0.4 um至0.8um之间。

折叠轴的轴向位移

测量轴的轴向位移时，测量面应该与轴是一个整体，这个测量面是以探头的中心线为中心，宽度为1.5倍的探头圆环。探头安装距离距止推法兰盘不应超过305mm，测量结果不仅包含轴向位移的变化，而且包含胀差在内的变化，这样测量的不是轴的真实位移值。

折叠键相测量

键相测量就是通过在被测轴上设置一个凹槽或凸键，称键相标记。当这个凹槽或凸键转到探头位置时，相当于探头与被测面间距突变，传感器会产生一个脉冲信号，轴每转一圈，就会产生一个脉冲信号，产生的时刻表明了轴在每转周期中的位置。因此通过对脉冲计数，可以测量轴的转速;通过将脉冲与轴的振动信号比较，可以确定振动的相位角，用于轴的动平衡分析以及设备的故障分析与诊断等方面。

凹槽或凸键要足够大，以使产生的脉冲信号峰峰值不小于5V。一般若采用φ5、φ8探头，则这一凹槽或凸键宽度应大于7.6mm、深度或高度应大于1.5mm(推荐采用2.5mm以上)、长度应大于0.2mm。凹槽或凸键应平行于轴中心线，以防当轴产生轴向窜动时，探头还能对着凹槽或凸键。为了避免由于轴相位移引起的探头与被测面之间的间隙变化过大，应将键相探头安装在轴的径向，而不是轴向的位置。应尽可能地将键相探头安装在机组的驱动部分上，这样即使机组的驱动部分与载荷脱离，传感器仍会有键相信号输出。当机组具有不同的转速时通常需要有多套键相传感器探头对其进行监测，从而可以为机组的各部分提供有效的键相信号。

键相标记可以是凹槽，也可以是凸键，如图所示，标准要求用凹槽的形式。当标记是凹槽时，安装探头要对着轴的完整部分调整初始安装间隙(安装在传感器的线性中点为宜)，而不是对着凹槽来调整初始安装间隙。而当标记是凸键时探头一定要对着凸起的顶部表面调整初始安装间隙(安装在传感器的线性中点为宜)，不是对着轴的其它完整表面进行调整。否则当轴转动时，可能会造成凸键与探头碰撞，剪断探头。

折叠