电涡流传感器的工作原理:
电涡流传感器主要基于电磁感应原理工作,其基本原理可描述如下:
1、激励电路与磁场产生
传感器内部的激励电路会向感应线圈供给交流电,形成交变的磁场。
2、目标物体的涡流产生
当被测目标(通常为导电材料)靠近感应线圈时,交变磁场在其表面感应出闭合的涡流(即感应电流)。这些涡流的产生符合法拉第电磁感应定律。
3、涡流产生的反作用
目标物体上产生的涡流会在其自身周围形成一个与原磁场方向相反的次级磁场,这个反向磁场会影响原有磁场的分布。
4、感应线圈参数变化
原磁场受到次级磁场的干扰后,感应线圈的阻抗(尤其是感抗)发生变化。传感器的电路会检测到这种阻抗变化,并将其转换为电信号。
5、信号处理与测量
通过对电信号的处理(如放大、滤波和线性化),最终输出一个与被测目标与传感器之间距离或位置成比例的信号,从而实现对被测物体的位移或距离测量。
这种测量方式具有非接触、高频响应和耐恶劣环境等优点,因此在很多精密测量和工业控制系统中得到广泛应用。
可采集的信号类型:
电涡流传感器可测量与导体特性或空间位置相关的物理量,典型应用包括:
位移/位置:
静态位移(如轴的位置偏移)
动态位移(如振动幅值、轴心轨迹)
振动:
机械振动频率、振幅(如涡轮叶片振动监测)
转速:
通过检测齿轮或凹槽的周期性通过频率计算转速。
厚度:
非接触测量金属镀层或板材厚度(需已知材料导电率)。
材料特性:
导电率差异(如金属材质分选、表面裂纹检测)。
电涡流传感器的特点:
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,因此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。
数据采集卡选型示例:
通过电涡流传感器的特点,可以看出,其常被用来采集振动、位移等信号,针对此两类型的信号,可采用以下数据采集卡:
1. 通用型采集卡
型号:NET-1605
特点:以太网总线,更加方便多设备组网使用;
16位分辨率,250 kS/s采样率;
支持电压或电流输入;支持程控增益,4种量程范围可选;
有计数/测频通道可用于转速测量,以及数字量IO控制;
比较适合静态位移或低频振动信号的采集。
2. 高动态信号采集卡
型号:NET-2406T
特点:24位分辨率,156 kS/s采样率;
每通道均支持IEPE加速度\麦克风\普通电压等信号输入;
4路同步信号采集,支持程控增益;
计数/测频以及数字量输入输出功能;
且支持AD与计数、测频、DI多种同步模式;
高性能适合高频振动信号采集分析。
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。