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详解电涡流传感器四

时间:2021-08-28     作者:济南科动【原创】   阅读

详解电涡流传感器

第五节 电涡流传感器的输出特性

科动自拍摄004.png

 

   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。

图片2.png 

5—1 位移-电压曲线



图片3.png

间隙  mm)

5—2 典型位移电压特性曲线φ11mm探头(负特性输出)

 

 被测体对电涡流传感器特性的影响

图片4.png

   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。
    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。

图片5.png

 

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:

图片6.png 

间隙  mm)

6—3 Φ11探头圆柱转子端面测试数据曲线



图片7.png

间隙  mm)
6—4 Φ8探头圆柱转子端面测试数据曲线

 






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