電渦流傳感器工作原理

為何采用電渦流傳感器
?    電渦流位移傳感器能測量被測體（必須是金屬導體）與探頭端面的相對位置。
?    電渦流位移傳感器長期工作可靠性好、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進行預測性維修。
?    從轉子動力學、軸承學的理論上分析，大型旋轉機械的運行狀態主要取決于其核心——轉軸，而電渦流位移傳感器能直接測量轉軸的狀態，測量結果可靠、可信。過去，對于機械的振動測量采用加速度傳感器或速度傳感器，通過測量機殼振動，間接地測量轉軸振動，測量結果的可信度不高。

系統組成
系統主要包括探頭、延伸電纜（用戶可以根據需要選擇）、前置器和附件。

與美國本特利（BN）公司產品兼容
   DF3100系列電渦流位移傳感器的各項性能指標相當或接近美國本特利（BN）公司產品水平，可直接替換（BN）公司3300、7200、及的3300 XL系列產品。

第二節    系統的工作原理

傳感器系統的工作原理是電渦流效應。當接通傳感器系統電源時，在前置器內會產生一個高頻信號，該信號通過電纜送到探頭的頭部，在頭部周圍產生交變磁場H1。如果在磁場H1的范圍沒有金屬導體接近，則發射到這一范圍內的能量都會被釋放；反之，如果有金屬導體接近探頭頭部，則交變磁場H1將在導體的表面產生電渦流場，該電渦流場也會產生一個方向與H1相反的交變磁場H2。由于H2的反作用，就會改變探頭頭部線圈高頻電流的幅度和相位，既改變了線圈的有效阻抗。這種變化即與電渦流效應有關，又與靜磁學效應有關，既與金屬導體的電導率、磁導率、幾何形狀、線圈幾何參數、激勵電流頻率以及線圈到金屬導體的距離參數有關。假定金屬導體是均質的，其性能是線形和各向同性的，則線圈——金屬導體系統的磁導率u、電導率σ、尺寸因子r、線圈與金屬導體距離δ線圈激勵電流I和頻率ω等參數來描述。因此線圈的阻抗可用函數Z=F（u，r，I，ω）來表示。  

如果控制u，σ，r，I，ω恒定不變，那么阻抗Z就成為距離的單值函數，由麥克斯韋爾公式，可以求得此函數為一非線形函數，其曲線為“S”型曲線，在一定范圍內可以近似為一線形函數。

在實際應用中，通常是將線圈密封在探頭中，線圈阻抗的變化通過封裝在前置器中的電子線路的處理轉化成電壓或電流輸出。這個電子線路并不是直接測量線圈的阻抗，而是采用并連諧振法，見圖1-3，即在前置器中將一個固定電容C0=C1×C2/（C1+C2）和探頭線圈LX并連與晶體管T一起構成一個振蕩器，振蕩器的振蕩幅值UX與線圈阻抗成比例，因此振蕩器的振動幅度UX會隨探頭與被測間距δ改變。UX經檢波濾波，放大，非線形修正后輸出電壓UO，UO與δ的關系曲線如圖1—4所示，可以看出該曲線呈“S”形，即在線形區中點δ0處（對應輸出電壓UO）線性

，其斜率（即靈敏度）較大，在線性區兩端，斜率（靈敏度）逐漸下降，線性變差。（δ1，U1）——線性起點，（δ2，U2）——線性末點。

第三節    產品說明
探 頭
探頭對正被測量表面，它能地探測出被測體表面相對于探頭端面間隙的變化。通常探頭由線圈、頭部、殼體、高頻電纜、高頻接頭組成，其典型結構見圖1-5所示。