S220840-01-016-025-035-80-01軸位移傳感器

傳感器可以準確測量被測體(必須是金屬導體)與探頭端面的相對位置。 ● 傳感器長(cháng)期工作可靠性好、靈敏度高、抗力強、非接觸測量、響應 速度快、不受油水等介質(zhì)的影響，常被用于對大型旋轉機械的軸位移、軸振動(dòng)、軸轉 速等參數進(jìn)行長(cháng)期實(shí)時(shí)監測，可以分析出設備的工作狀況和故障原因，有效地對設備 進(jìn)行保護及進(jìn)行預測性維修。 ● 從轉子動(dòng)力學(xué)、軸承學(xué)的理論上分析，大型旋轉機械的運行狀態(tài)主要取決于其—— 轉軸，而電渦流位移傳感器能直接測量轉軸的各種運行狀態(tài)，測量結果可靠、可信。 過(guò)去，對于機械的振動(dòng)測量采用加速度傳感器或速度傳感器，通過(guò)測量機殼振動(dòng)，間接地 測量轉軸振動(dòng)，測量結果的可信度不高。

不規則的被測體表面，會(huì )給實(shí)際的測量值造成附加誤差，特別是對于振動(dòng)測量，這個(gè)附 加誤差信號與實(shí)際的振動(dòng)信號疊加一起，在電氣上很難進(jìn)行分離，因此被測表面應該光潔， 不應該存在刻痕、洞眼、凸臺、凹槽等缺陷(對于特意為鍵相器、轉速測量設置的凸臺或凹槽 除外)。通常，對于振動(dòng)測量被測面表面粗糙度Ra要求在0.4μm～0.8μm之間(API670標準推 薦值)，一般需要對被測面進(jìn)行衍磨或拋光；對于位移測量，由于指示儀表的濾波效應或平均 效應，可稍放寬(一般表面粗糙度Ra不超過(guò)0.8μm～1.6μm)

1.線(xiàn)性量程、線(xiàn)性范圍、線(xiàn)性中點(diǎn)、非線(xiàn)性誤差、被測面

※非線(xiàn)性誤差指實(shí)際輸出值與理論值(按標準特性方程計算)誤值。
2.平均靈敏度（線(xiàn)性范圍內輸出變化除線(xiàn)性范圍）

平均靈敏度誤差：≤±5％
3. 動(dòng)態(tài)特性
頻響：0～10kHz
幅頻特性:0～1kHz衰減小于1%，10kHz衰減小于5%
相頻特性:0～1kHz相位差小于－10°，10kHz相位差小于－100°
4.互換性誤差≤5%
5. 工作溫度
探頭：工作溫度-25℃～+150℃   溫漂≤0.05%/°C
前置器：工作溫度-25℃～+85℃  溫漂≤0.05%/°C
6.工作介質(zhì)：空氣、油、水。
7.探頭工作壓力：12Mpa

當接通傳感器系 統電源時(shí)，在前置器內會(huì )產(chǎn)生一個(gè)高頻電流信號，該信號通 過(guò)電纜送到探頭的頭部，在頭部周?chē)a(chǎn)生交變磁場(chǎng)H1。如果 在磁場(chǎng)H1的范圍內沒(méi)有金屬導體材料接近，則發(fā)射到這一范 圍內的能量都會(huì )全部釋放；反之，如果有金屬導體材料接近 探頭頭部，則交變磁場(chǎng)H1將在導體的表面產(chǎn)生電渦流場(chǎng)，該 電渦流場(chǎng)也會(huì )產(chǎn)生一個(gè)方向與H1相反的交變磁場(chǎng)H2。由于H2 的反作用，就會(huì )改變探頭頭部線(xiàn)圈高頻電流的幅度和相位， 即改變了線(xiàn)圈的有效阻抗。這種變化既與電渦流效應有關(guān)， 又與靜磁學(xué)效應有關(guān)，即與金屬導體的電導率、磁導率、 幾何形狀、線(xiàn)圈幾何參數、激勵電流頻率以及線(xiàn)圈到金屬 導體的距離等參數有關(guān)。假定金屬導體是均質(zhì)的，其性能 是線(xiàn)性和各向同性的，則線(xiàn)圈——金屬導體系統的物理性 質(zhì)通?？捎山饘賹w的磁導率μ、電導率σ、尺寸因子r， 線(xiàn)圈與金屬導體距離δ，線(xiàn)圈激勵電流強度I和頻率ω等 參數來(lái)描述。因此線(xiàn)圈的阻抗可用函數Z=F(μ,σ,r,I,ω) 來(lái)表示。 如果控制μ、σ、r、δ、I、ω恒定不變，那么阻 抗Z就成為距離δ的單值函數，由麥克斯韋爾公式，可以 求得此函數為一非線(xiàn)性函數，其曲線(xiàn)為“S"形曲線(xiàn)，在 一定范圍內可以近似為一線(xiàn)性函數。 在實(shí)際應用中，通常是將線(xiàn)圈密封在探頭中，線(xiàn)圈 阻抗的變化通過(guò)封裝在前置器中的電子線(xiàn)路的處理轉換 成電壓或電流輸出。這個(gè)電子線(xiàn)路并不是直接測量線(xiàn)圈 的阻抗，而是采用并聯(lián)諧振法，見(jiàn)圖1-3，即在前置器中將一個(gè)固定電容C C C C 0 1 2 1 2 = + C 和探頭 線(xiàn)圈Lx并聯(lián)與晶體管T一起構成一個(gè)振蕩器，振蕩器的振蕩幅度Ux與線(xiàn)圈阻抗成比例，因此振 蕩器的振蕩幅度Ux會(huì )隨探頭與被測間距δ改變。Ux經(jīng)檢波濾波，放大，非線(xiàn)性修正后輸出電 壓Uo，Uo與δ的關(guān)系曲線(xiàn)如圖1-4所示，可以看出該曲線(xiàn)呈“S"形，即在線(xiàn)性區中點(diǎn)δ0處(對 應輸出電壓U0 )線(xiàn)性，其斜率(即靈敏度)較大，在線(xiàn)性區兩端，斜率(靈敏度)逐漸下降， 線(xiàn)性變差。(δ1，U1 ) ——線(xiàn)性起點(diǎn)，(δ2，U2 ) ——線(xiàn)性末點(diǎn)。

傳感器特性與被測體的導電率和導磁率有關(guān)， 當被測體為導磁材料(如普通鋼、結構鋼等)時(shí)，由 于磁效應和渦流效應同時(shí)存在，而且磁效應與渦流 效應相反，要抵消部分渦流效應，使得傳感器感應 靈敏度低；而當被測體為非導磁或弱導磁材料(如 銅、鋁、合金鋼等)時(shí)，由于磁效應弱，相對來(lái)說(shuō) 渦流效應要強，因此傳感器感應靈敏度要高。圖1-9 列出了同一套傳感器測量幾種典型材料時(shí)的輸出 特性曲線(xiàn)，圖中各曲線(xiàn)所對應的靈敏度為： 銅：14.9 V/mm 鋁：14.0 V/mm 不銹鋼(1Cr18Ni9Ti)：10.4V/mm 45號鋼：8.2 V/mm 40CrMo鋼：8.0 V/mm（出廠(chǎng)校準 材料） 除非在訂貨時(shí)進(jìn)行特別說(shuō)明，通常，在出廠(chǎng)前傳感器系統用40CrMo材料試件進(jìn)行校準， 只有和它同系列的被測體材料，產(chǎn)生的特性方程才能和40CrMo的相近；當被測體的材料與 40CrMo成分相差很大時(shí)，則須按第三章節所述步驟進(jìn)行重新校準，否則可能造成很大的 測量誤差。 因為大多數的汽輪機、鼓風(fēng)機等設備的轉軸是用40CrMo材料或者與之相近的材料制造， 因此傳感器系統用40CrMo材料作出廠(chǎng)校準，能適合大多數的測量對象

轉到探頭安裝位置時(shí)，相當于探頭與被測面間距突變，傳感器會(huì )產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號，軸每 轉一圈，就會(huì )產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號，產(chǎn)生的時(shí)刻表明了軸在每轉周期中的位置。同時(shí)通過(guò)對脈 沖計數，可以測量軸的轉速；通過(guò)將脈沖與軸的振動(dòng)信號比較，可以確定振動(dòng)的相位角，用 于軸的動(dòng)平衡分析以及設備的故障分析與診斷等方面。 凹槽或凸鍵要足夠大，以使得產(chǎn)生的脈沖峰峰值不小于5V(API670標準要求不小于7V)。 一般若采用φ8探頭，則這一凹槽或凸鍵寬度應大于7.6mm、深度或高度應大于1.5mm(推薦采 用2.5mm以上)、長(cháng)度應大于10mm。凹槽或凸鍵應平行于軸中心線(xiàn)，其長(cháng)度盡量長(cháng)，以防止當 軸產(chǎn)生軸向竄動(dòng)時(shí)，探頭還能對著(zhù)凹槽或凸鍵。

安裝探頭時(shí)，您應注意以下幾個(gè)問(wèn)題： · 各探頭間的距離 · 探頭與安裝面的距離 · 安裝支架的選擇 · 探頭安裝間隙 · 探頭所帶電纜的安裝 · 電纜轉接頭的密封與絕緣 · 探頭的抗腐蝕性 · 探頭的高壓環(huán)境

安裝探頭時(shí)，應考慮傳感器的線(xiàn)性測量范圍和被測間隙的變化量，當被測間隙總的變化 量與傳感器的線(xiàn)性工作范圍接近時(shí)，尤其要注意(在訂貨選型時(shí)應使所選的傳感器線(xiàn)性范圍大 于被測間隙的15%以上)。通常，測量振動(dòng)時(shí)，將探頭的安裝間隙設在傳感器的線(xiàn)性中點(diǎn)；測 量位移時(shí)，要根據位移往哪個(gè)方向變化或往哪個(gè)方向的變化量較大來(lái)決定其安裝間隙的設定。 當位移向遠離探頭端部的方向變化時(shí)，安裝間隙應設在線(xiàn)性近端；反之，則應設在線(xiàn)性遠端

探頭安裝的一般步驟 1、根據測量部位的量程、安裝空間的環(huán)境和尺寸、被測體材料等特性選定傳感器，并檢 查傳感器各部分外觀(guān)是否完好、各部分是否配套(如探頭直徑與前置器型號中規定的配套探頭 直徑是否一致、探頭電纜長(cháng)度加延伸電纜長(cháng)度是否符合前置器對電纜長(cháng)度的要求等)。通常成 套訂購的傳感器，在出廠(chǎng)時(shí)提供有校驗卡，校驗卡上注明了配套校準的傳感器各部分的型號、 編號，可據此與產(chǎn)品上的標記核對。然后在傳感器的探頭、延伸電纜(如果有的話(huà))、前置器 上分別進(jìn)行特定標記(如“1#瓦水平振動(dòng)"、“軸位移"等)來(lái)說(shuō)明其作用以及區分多套傳感 器各部分間的聯(lián)接關(guān)系，電纜兩端應都做標記以便在多根電纜頭中進(jìn)行分辨，這種標記應該 能防油、防水。 2、將傳感器各部分聯(lián)接好，按第三章節校準所述通電檢查傳感器，若超差，則需重 新校準。檢查時(shí)特別要注意校準試件材料是否與被測體材料一致或者具有相近的成分，關(guān)于材 料對測量的影響見(jiàn)被測體材料的影響。 3、如果未訂購配套的安裝支架，則加工合適的安裝支架(參見(jiàn)探頭安裝支架選擇)。外部 安裝探頭支架較復雜，一般需訂購。 4、在基座上加工支撐安裝支架的螺孔，內部安裝探頭的支架一般都需要兩個(gè)螺孔進(jìn)行緊 固，外部安裝探頭一般都是在機殼上加工通孔螺紋孔。

5、緊固內部安裝探頭支架。如果是外部安裝探頭，則應先將探頭緊固在支架上，再將支 架擰進(jìn)安裝螺孔內。 6、調整探頭安裝間隙。不同用途探頭的初始安裝間隙有不同的要求，參見(jiàn)章第二節 傳感器的典型應用關(guān)于軸的徑向振動(dòng)測量、軸向位移測量、鑒相器測量中的說(shuō)明。關(guān)于調整 的方法參見(jiàn)本章探頭安裝間隙的說(shuō)明。 7、緊固內部安裝探頭，采用角鋼支架則用兩個(gè)螺母背緊，采用壓塊支架則用緊固螺栓鎖 緊；外部安裝探頭，則緊固外部安裝支架。緊固螺釘、螺母都應用彈簧墊圈以防松動(dòng)。(參見(jiàn) 探頭安裝支架選擇) 8、固定探頭電纜。內部安裝探頭電纜，在機器內部先用電纜固定架固定，然后穿過(guò)電纜 密封裝置(參見(jiàn)探頭所帶電纜的安裝)，再擰緊電纜密封組件(多個(gè)探頭共用一個(gè)電纜密封裝置 時(shí)，在各探頭電纜都穿過(guò)來(lái)后再擰緊)；外部安裝探頭電纜，只需擰緊支架上的電纜密封組件。