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电涡流位移（振动）传感器原理与应用

电涡流传感器能静态和动向地非接触、高线性度、高分辨力地丈量

被测金属导体距探头表面的距离。它是一种非接触的线性化计量工具。

电涡流传感器能正确丈量被测体（一定是金属导体）与探头端面之间静

态和动向的相对位移变化。在高速旋起色械和来去式运动机械的状态分

析，振动研究、剖析丈量中，对非接触的高精度振动、位移信号，能连

续正确地收集到转子振动状态的多种参数。如轴的径向振动、振幅以及

轴向地点。从转子动力学、轴承学的理论上剖析，大型旋起色械的运动

状态，主要取决于其中心—转轴，而电涡流传感器，能直接非接触丈量

转轴的状态，对诸如转子的不均衡、不对中、轴承磨损、轴裂纹及发生

摩擦等机械问题的初期判断，可供给重点的信息。电涡流传感器以其长

期工作靠谱性好、丈量范围宽、敏捷度高、分辨率高、响应速度快、抗

扰乱力强、不受油污等介质的影响、构造简单等长处，在大型旋起色械

状态的在线监测与故障诊疗中获得宽泛应用。

一、电涡流传感器的基来源理

依据法拉第电磁感觉原理，块状金属导体置于变化的磁场中或在磁

场中作切割磁力线运动时，导体内将产生呈涡旋状的感觉电流，此电流

叫电涡流，以上现象称为电涡流效应。而依据电涡流效应制成的传感器

称为电涡流式传感器。

前置器中高频振荡电流经过延长电缆流入探头线圈，在探头头部的

线圈中产生交变的磁场。当被测金属体凑近这一磁场，则在此金属表面

产生感觉电流，与此同时该电涡流场也产生一个方向与头部线圈方向相

反的交变磁场，因为其反作用，使头部线圈高频电流的幅度和相位获得

改变（线圈的有效阻抗），这一变化与金属体磁导率、电导率、线圈的

几何形状、几何尺寸、电流频次以及头部线圈到金属导体表面的距离等

参数相关。往常假设金属导体材质平均且性能是线性和各项同性，则线

圈和金属导系统统的物理性质可由金属导体的电导率б、磁导率ξ、尺

寸因子τ、头部体线圈与金属导体表面的距离D、电流强度I和频次ω参

数来描绘。则线圈特色阻抗可用Z=F(τ,ξ,б,D,I,ω)函数来表示。往常

我们能做到控制τ,ξ,б,I,ω这几个参数在必定范围内不变，则线圈的

特色阻抗Z就成为距离D的单值函数，固然它整个

函数是一非线性的，其函数特色为“S”型曲线，但能够选用它近似为

线性的一段。于此，经过前置器电子线路的办理，将线圈阻抗Z的变化，

即头部体线圈与金属导体的距离D的变化转变成电压或电流的变化。输

出信号的大小随探头到被测体表面之间的间距而变化，电涡流传感器就

是依据这一原理实现对金属物体的位移、振动等参数的丈量。

其工作过程是：当被测金属与探头之间的距离发生变化时，探头中

线圈的Q值也发生变化，Q值的变化惹起振荡电压幅度的变化，而这个

随距离变化的振荡电压经过检波、滤波、线性赔偿、放大归一办理转变

成电压（电流）变化，最后达成机械位移(空隙)变换成电压（电流）。

由上所述，电涡流传感器工作系统中被测体可看作传感器系统的一半，

即一个电涡流位移传感器的性能与被测体相关。

依据电涡流在导体内的贯串状况，此传感器可分为高频反射式和低

频透射式两类，但从基本工作原理上来说还是相像的。电涡流式传感器

最大的特色是能对位移、厚度、表面温度、速度、应力、资料损害等

进行非接触式连续丈量，此外还拥有体积小，敏捷度高，频次响应宽等

特色，应用极其宽泛。

二、电涡流传感器的典型应用

电涡流传感器系统宽泛应用于电力、石油、化工、冶金等行业和一

些科研单位。对汽轮机、水轮机、鼓风机、压缩机、空分机、齿轮箱、

大型冷却泵等大型旋起色械轴的径向振动、轴向位移、键相器、轴转速、

胀差、偏爱、以及转子动力学研究和零件尺寸查验等进行在线丈量和保

护。

1、相对振动丈量

丈量径向振动，能够由它剖析轴承的工作状态，还可以够看到剖析转

子的不均衡，不对中等机械故障。电涡流传感器系统能够供给关