详解电涡流传感器四
第五节 电涡流传感器的输出特性
电涡流传感器的输出特性可用位移-电压曲线表示，如图示。图示的横坐标表示位移的变化，纵坐标代表前置器输出电压的变化。理想位移-电压曲线是斜率恒定直线，直线的a-c段为线性区，即有效测量段。b点为传感器线性中点。
图5—1 位移-电压曲线
间隙 （mm）
图5—2 典型位移电压特性曲线φ11mm探头（负特性输出）
第六节 被测体对电涡流传感器特性的影响
传感器特性与被测体的电导率б、磁导率ξ有关，当被测体为导磁材料（如普通钢、结构钢等）时，由于涡流效应和磁效应同时存在，磁效应反作用于涡流效应，使得涡流效应减弱，即传感器的灵敏度降低。而当被测体为弱导磁材料（如铜，铝，合金钢等）时，由于磁效应弱，相对来说涡流效应要强，因此传感器感应灵敏度要高。左图列出了同一套φ8探头传感器测量几种典型材料时的输出特性曲线，图中各曲线所对应的平均灵敏度为：
AISI4140(42CrMoA)钢；7.87(8.0)mV/um
45号钢： 7.64(7.77)mV/um
不锈钢（1Cr18Ni9Ti）： 10.41mV/um
铝： 14.1mV/um
铜： 15.0mV/um
定货注意事项
用户必须指明被测体材料、形面、尺寸等。如用户没特别指明，出厂校验时均以AISI4140(42CrMoA)钢作为被测体材料标定，校准时，被测平面直径大于等于3倍探头直径。
对AISI4140(42CrMOA)钢（标准出厂校准材料）以外的被测体材料的附加误差。
对于下列材料，附加灵敏度误差在±5%之内：
A3钢 35号钢 30CrNi3 40CrNiMoA 45号钢 20CrNiMo Cr17Ni4Nb
对于下列材料，附加灵敏度误差在±7.5%之内：
30CrMo 40CrNi 12CrNi 70号钢 65号钢 40号钢 30号钢 20号钢 15CrMo 0Cr17Ni7AI 0Cr17Ni4Cu4Nb
对于下列材料，附加灵敏度误差在±20%之内： 1Cr12 2Cr13 SIS2324
对于下列材料，附加灵敏度误差在±50%之内：
0Cr18Ni9 GH4169N GH901 GH625
被测体表面平整度对传感器的影响
不规则的被测体表面，会给实际的测量带来附加误差，因此对被测体表面应该平整光滑，不应存在凸起、洞眼、刻痕、凹槽等缺陷。一般要求，对于振动测量的被测表面粗糙度要求在0.4um～0.8um之间;对于位移测量被测表面粗糙度要求在0.4um～1.6um之间。
被测体表面磁效应对传感器的影响
电涡流效应主要集中在被测体表面,如果由于加工过程中形成残磁效应,以及淬火不均匀、硬度不均匀、金相组织不均匀、结晶结构不均匀等都会影响传感器特性，API670标准推荐被测体表面残磁不超过0.5微特斯拉。在进行振动测量时，如果被测体表面残磁效应过大，会出现测量波形发生畸变。
被测体表面镀层对传感器的影响
被测体表面的镀层对传感器的影响相当于改变了被测体材料，视其镀层的材质、厚薄，传感器的灵敏度会略有变化。
被测体表面尺寸对传感器的影响
由于探头线圈产生的磁场范围是一定的，而被测体表面形成的涡流场也是一定的。这样就对被测体表面大小有一定要求。通常，当被测体表面为平面时，以正对探头中心线的点为中心，被测面直径应大于探头头部直径的1.5倍以上；当被测体为圆轴且探头中心线与轴心线正交时，一般要求被测轴直径为探头头部直径的3倍以上，否则传感器的灵敏度会下降，被测体表面越小，灵敏度下降越多。实验测试，当被测体表面大小与探头头部直径相同，其灵敏度会下降到72%左右。被测体的厚度也会影响测量结果。被测体中电涡流场作用的深度由频率、材料导电率、导磁率决定。因此如果被测体太薄，将会造成电涡流作用不够，使传感器灵敏度下降，一般要求厚度大于0.1mm以上的钢等导磁材料及厚度大于0.05mm以上的铜、铝等弱导磁材料，则灵敏度不会受其厚度的影响。
注：c为轴直径，a探头直径，b为被测面直径c≥3a b≥1.5a
被测体形面对传感器特性影响：
间隙 （mm）
图6—3 Φ11探头圆柱转子端面测试数据曲线
间隙 （mm）
图6—4 Φ8探头圆柱转子端面测试数据曲线
