GCA-121-1000位移傳感器被測體對性能的影響

大家好，我是【廣州工控傳感★科技】GCA-121-1000位移傳感器事業(yè)部，張工。

GCA-121-1000位移傳感器可以測量被測物體（必須是金屬導(dǎo)體）與探頭端面的相對位置。GCA-121-1000位移傳感器不受油、水等介質(zhì)的影響，常用于大型旋轉(zhuǎn)機械的軸位移、軸振動、軸轉(zhuǎn)速等參數(shù)的長期實時監(jiān)測。 有效保護設(shè)備并進行預(yù)測性維護。

從轉(zhuǎn)子動力學(xué)和軸承科學(xué)的理論分析來看，大型旋轉(zhuǎn)機械的運行狀態(tài)主要取決于它的核心一一轉(zhuǎn)軸，而渦流位移傳感器可以直接測量轉(zhuǎn)軸的狀態(tài)，測量結(jié)果可靠 并且可信。過去，加速度傳感器或速度傳感器用于機械振動測量。通過測量機殼的振動，間接測量了轉(zhuǎn)軸的振動，測量結(jié)果的可靠性不高。

系統(tǒng)工作原理

傳感器系統(tǒng)的工作機制是渦流效應(yīng)。 渦流作用原理如下圖所示。

GCA-121-500傳感器系統(tǒng)通電后，前端會產(chǎn)生高頻電流信號，通過電纜將信號送到探頭頭部，產(chǎn)生交變磁 將在頭部周圍生成場 H1。如果在磁場H1范圍內(nèi)沒有金屬導(dǎo)體材料接近，則該范圍內(nèi)發(fā)射的所有能量將被釋放；相反，如果有金屬導(dǎo)體材料接近探頭，交變磁場H1會在導(dǎo)體表面產(chǎn)生渦流場，這個渦流場也會產(chǎn)生一個方向相反的交變磁場H2 和H1。由于H2的反應(yīng)，探頭線圈的高頻電流的幅值和相位會發(fā)生變化，即線圈的電感會發(fā)生變化。

這種變化與渦流效應(yīng)和靜磁效應(yīng)有關(guān)，即電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、幾何形狀、線圈幾何形狀、勵磁電流頻率以及線圈到金屬導(dǎo)體的距離。 假設(shè)金屬導(dǎo)體是均質(zhì)的，其性能是線性的和各向同性的，那么線圈-金屬導(dǎo)體系統(tǒng)的物理性質(zhì)通常可以由金屬導(dǎo)體的磁導(dǎo)率μ、電導(dǎo)率σ、尺寸因子r和線圈決定金屬導(dǎo)體。 距離d、線圈勵磁電流強度I和頻率ω等參數(shù)來描述。因此，線圈的電感可以用函數(shù)L=F(μ,σ,r,I,ω,d)來表示。

被測引體尺寸和材質(zhì)的影響

在系統(tǒng)的工作原理中，被測金屬導(dǎo)體的磁導(dǎo)率μ、電導(dǎo)率σ、尺寸因子r對測量有影響。因此，除了決定DC-SE6000傳感器系統(tǒng)性能的探頭、延長線、前端設(shè)備外，嚴格的被測對象也是DC-EC-125位移傳感器系統(tǒng)的一部分，即， 被測物體的性能參數(shù)也會影響整個位移傳感器系統(tǒng)的性能。

被測物體大小的影響

探頭線圈產(chǎn)生的磁場范圍是一定的，被測物體表面形成的渦流場也是一定的。 因此，當(dāng)被測面為平面時，被測面的直徑應(yīng)大于以探頭中心線為中心的點。探頭直徑大于1.5倍；當(dāng)被測體為圓軸且探頭中心線與軸線正交時，被測軸的直徑一般要求為探頭直徑的3倍以上，否則靈敏度會下降。當(dāng)被測表面尺寸與探頭直徑相同時，靈敏度會下降到70%左右。

被測物體的厚度也會影響測量結(jié)果。如果被測物體太薄，渦流效應(yīng)就會不足，從而降低DC-EC-050位移傳感器的靈敏度。對于厚度大于0.6mm的銅、鋁等弱導(dǎo)磁材料，靈敏度不受其厚度的影響。

被測物體表面加工條件的影響

被測物體的不規(guī)則表面會對實際測量值造成附加誤差，特別是對于振動測量，這種附加誤差信號與實際振動信號疊加，難以電分離，因此被測表面應(yīng)光滑清潔 ，不應(yīng)有刻痕、孔洞、凸臺、凹槽等缺陷。

被測材料的影響

DC-EC-1000位移傳感器的特性與被測物體的電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率有關(guān)。當(dāng)被測物體為導(dǎo)磁材料（如普通鋼材、結(jié)構(gòu)鋼等）時，由于磁效應(yīng)和渦流效應(yīng)同時存在，且磁效應(yīng)與渦流效應(yīng)相反。應(yīng)抵消部分渦流效應(yīng)，使DC-SE-4000位移傳感器的靈敏度低； 當(dāng)被測物體為非磁性或弱導(dǎo)磁材料（如銅、鋁、合金鋼等）時，由于磁效應(yīng)較弱，渦流效應(yīng)比較強，因此傳感器靈敏度較高。