在科技飞速发展的今天,传感器作为获取信息的关键部件,广泛应用于各个领域。电涡流传感器以其独特的优势,在工业生产、科研实验等方面发挥着重要作用。那么,电涡流传感器的测试方式究竟有哪些呢?让我们一同揭开其神秘面纱。
一、工作原理是基础
欲了解电涡流传感器的测试方式,先明晰其工作原理。根据法拉第电磁感应定律,当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,导体内会产生呈涡旋状的感应电流,即电涡流,此为电涡流效应。电涡流传感器正是基于这一效应制成。
传感器探头中的线圈通以高频交变电流,产生交变磁场。当被测金属体靠近该磁场,金属表面产生感应电流(电涡流),同时该电涡流场又产生与探头线圈方向相反的交变磁场,反作用于探头线圈,使线圈的有效阻抗改变。这一变化与诸多参数有关,若控制部分参数不变,线圈特征阻抗就成为距离的单值函数。通过前置器电子线路处理,将线圈阻抗变化转化为电压或电流变化,从而实现对金属物体相关参数的测量。
二、静态测量有方法
(一)静态标定实验
在静态标定实验中,将电涡流传感器安装好,使其对准被测物体(如铁测片),并连接好涡流变换器、F/V 表等设备。开启电源后,调节传感器与被测体的距离,从两者接触开始,每隔一定距离(如 0.10 - 0.50mm)记录一次 F/V 表的数值,直至线性严重变坏。根据实验数据,在座标纸上画出 V - X 曲线(V 为输出电压,X 为距离),可指出大致线性范围,并求出系统灵敏度。例如,若在某实验中,在一定线性范围内,距离每变化 1mm,输出电压变化 2V,则灵敏度为 2V/mm。此过程中,要注意被测体与传感器测试探头平面尽量平行,并将探头对准被测体中间,以减少涡流损失。
(二)被测体材料影响测试
不同材料的被测体对电涡流传感器特性有影响。实验时,先安装好传感器和测微头,连接电路。从传感器与铁测片接触开始,旋动测微头改变距离,记录 F/V 表读数,至出现明显非线性。然后换上铝测片重复操作。根据所得结果,在同一座标纸上画出被测体为铝和铁的两条 V - X 曲线,计算并比较它们的灵敏度与线性范围。通常,被测体为导磁材料(如普通钢)时,传感器灵敏度降低;为弱导磁材料(如铜、铝)时,灵敏度较高。
三、动态测量显身手
(一)轴的径向振动测量
测量轴的径向振动时,要求轴直径大于探头直径三倍以上。在每个测点同时安装两个传感器探头,分别位于轴承两边同一平面上相隔 90°±5°,一般将其安装在垂直中心线每侧 45°,从原动机端看,右侧为 X 探头(水平方向),左侧为 Y 探头(垂直方向)。探头安装位置尽量靠近轴承,且探头中心线应与轴心线正交。监测表面应无裂痕等不连续现象,粗糙度在 0.4 - 0.8μm 之间。通过测量两个探头输出信号的变化,可得到轴的径向振动情况。
(二)轴的轴向位移测量
测量轴的轴向位移,测量面应与轴为一体,是以探头中心线为中心、宽度为 1.5 倍探头直径的圆环。传感器探头安装距离距止推法兰盘不超 305mm,否则测量结果不准确。例如在某汽轮机监测中,通过精确安装电涡流传感器,实时监测轴的轴向位移,保障了汽轮机的安全稳定运行。
(三)键相测量
键相测量通过在被测轴上设置凹槽或凸键(键相标记)。当标记转到探头位置,传感器产生脉冲信号,轴每转一圈产生一个。通过对脉冲计数可测轴转速,将脉冲与轴振动信号比较,能确定振动相位角,用于轴的动平衡分析及设备故障诊断等。凹槽或凸键要足够大,使脉冲信号峰峰值不小于 5V,且键相探头应安装在轴的径向,尽量在机组驱动部分。当标记为凹槽时,探头对着轴完整部分调整初始安装间隙;为凸键时,对着凸起顶部表面调整。
电涡流传感器的测试方式丰富多样,涵盖静态与动态测量的多个方面。在实际应用中,需根据具体需求和测量对象,精准选择合适的测试方式,充分发挥电涡流传感器高精度、非接触等优势,为各领域的生产和研究提供可靠的数据支持,助力科技进步与产业发展。