PART.1部件
渦流傳感器由探頭、延長電纜和前置器三部分組成(圖1)。探頭正對轉子,由一個支架固定在軸承座上。延長電纜連接探頭和前置器。前置器有三個接線端子,COM為公用端子,-Vdc是電源端子(電源電壓一般是-24V),OUT是輸出端子。
圖1 渦流傳感器
PART.2工作原理
所謂“渦流”,是指金屬置于變化的磁場時,金屬體內會產生感應電流。這種感應電流在金屬體內是閉合的。
渦流傳感器探頭的端部有一線圈,通有頻率為1~2MHz的交變電流(由前置器內的石英振蕩器產生)。當線圈平面靠近于轉子表面時,在轉子表面感應渦流,而渦流產生的磁通又反作用于線圈。
將線圈接入前置器內的振蕩回路,該回路將輸出一個與探頭和轉子表面之間的距離有關的高頻諧波。并由前置器內的電路進行放大、檢波和濾波,得到與間隙成正比的電壓。輸出電壓包含直流和交流兩種成分:直流分量表示探頭與軸表面的平均距離(通常稱為間隙電壓);交流分量表示軸相對于探頭的振動。
前置器與探頭之間的延長電纜是預先調配好的。不同型號的傳感器,延長電纜不能互換,也不能加長或截短。
PART.3性能指標
探頭端部直徑為8mm的渦流傳感器在轉子振動測量中應用最為廣泛。下面以此種產品為例,說明渦流傳感器的技術性能。
1)靈敏度
渦流傳感器的靈敏度有兩種,一種是8V/mm,一種是4V/mm。前一種應用更為普遍一些。
2)線性范圍
圖2是渦流傳感器的系統(tǒng)響應特性,即間隙與輸出電壓的關系曲線。從圖中看出,該傳感器的線性范圍為0.25~2.25mm(相應的間隙電壓為2~18V)。使用時探頭端部與被測物表面的距離(指平均間隙加上振幅值)必須在此范圍內。
圖2 渦流傳感器的系統(tǒng)響應特性
間隙電壓與間隙存在著對應關系。在安裝探頭調整間隙時,并不直接測量間隙值,而是依據(jù)間隙電壓確定間隙的大小。運行過程中,通過測量間隙電壓可以判斷傳感器工作是否正常。
3)頻率特性
保持探頭與被測物的距離不變,改變輸入機械量的頻率,由前置器輸出電壓得到的頻率一電壓關系曲線即頻率響應特性,見圖3。
圖3 渦流傳感器的頻率響應特性
傳感器的頻率范圍為0~10kHz,只要頻率在這個范圍內,其電壓輸出均為100%,不會因頻率的變化而使電壓變化。
當頻率為零時,意味著被測物沒有振動,探頭與被測物的間隙不變,此時前置器只有一個直流輸出。因此,渦流傳感器不僅可以測量振動這樣的動態(tài)量,還可以測量軸向位移、脹差、汽缸膨脹之類的靜態(tài)量。
4)溫度范圍
渦流傳感器允許的最高使用溫度是180℃。一般傳感器是緊靠軸瓦安裝,而軸瓦由潤滑油冷卻,不會出現(xiàn)這樣高的溫度。要注意,渦流傳感器絕對不能靠近汽封安裝。