電渦流傳感器使用說明

傳感器系統(tǒng)的工作原理是電渦流效應(yīng)。當(dāng)接通傳感器系統(tǒng)電源時(shí)，在前置器內(nèi)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)高頻信號(hào)，該信號(hào)通過電纜送到探頭的頭部，在頭部周圍產(chǎn)生交變磁場(chǎng)H1。如果在磁場(chǎng)H1的范圍沒有金屬導(dǎo)體接近，則發(fā)射到這一范圍內(nèi)的能量都會(huì)被釋放；反之，如果有金屬導(dǎo)體接近探頭頭部，則交變磁場(chǎng)H1將在導(dǎo)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)改變探頭頭部線圈高頻電流的幅度和相位，既改變了線圈的有效阻抗。這種變化即與電渦流效應(yīng)有關(guān)，又與靜磁學(xué)效應(yīng)有關(guān)，既與金屬導(dǎo)體的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、幾何形狀、線圈幾何參數(shù)、激勵(lì)電流頻率以及線圈到金屬導(dǎo)體的距離參數(shù)有關(guān)。假定金屬導(dǎo)體是均質(zhì)的，其性能是線形和各向同性的，則線圈——金屬導(dǎo)體系統(tǒng)的磁導(dǎo)率u、電導(dǎo)率σ、尺寸因子r、線圈與金屬導(dǎo)體距離δ線圈激勵(lì)電流I和頻率ω等參數(shù)來描述。因此線圈的阻抗可用函數(shù)Z=F（u，r，I，ω）來表示。  

如果控制u，σ，r，I，ω恒定不變，那么阻抗Z就成為距離的單值函數(shù)，由麥克斯韋爾公式，可以求得此函數(shù)為一非線形函數(shù)，其曲線為“S”型曲線，在一定范圍內(nèi)可以近似為一線形函數(shù)。

在實(shí)際應(yīng)用中，通常是將線圈密封在探頭中，線圈阻抗的變化通過封裝在前置器中的電子線路的處理轉(zhuǎn)化成電壓或電流輸出。這個(gè)電子線路并不是直接測(cè)量線圈的阻抗，而是采用并連諧振法，見圖1-3，即在前置器中將一個(gè)固定電容C0=C1×C2/（C1+C2）和探頭線圈LX并連與晶體管T一起構(gòu)成一個(gè)振蕩器，振蕩器的振蕩幅值UX與線圈阻抗成比例，因此振蕩器的振動(dòng)幅度UX會(huì)隨探頭與被測(cè)間距δ改變。UX經(jīng)檢波濾波，放大，非線形修正后輸出電壓UO，UO與δ的關(guān)系曲線如圖1—4所示，可以看出該曲線呈“S”形，即在線形區(qū)中點(diǎn)δ0處（對(duì)應(yīng)輸出電壓UO）線性，其斜率（即靈敏度）較大，在線性區(qū)兩端，斜率（靈敏度）逐漸下降，線性變差。（δ1，U1）——線性起點(diǎn)，（δ2，U2）——線性末點(diǎn)。

• 產(chǎn)品說明

探 頭

探頭對(duì)正被測(cè)量表面，它能地探測(cè)出被測(cè)體表面相對(duì)于探頭端面間隙的變化。通常探頭由線圈、頭部、殼體、高頻電纜、高頻接頭組成，其典型結(jié)構(gòu)見圖1-5所示。

   線圈是探頭的核心，它是整個(gè)傳感器系統(tǒng)的敏感元件，線圈的物理尺寸和電氣參數(shù)決定傳感器系統(tǒng)的線性量程以及探頭的電氣參數(shù)穩(wěn)定性。

   探頭頭部采用耐高低溫的PPS工程塑料，通過“二次注塑”工藝將線圈密封其中。這項(xiàng)技術(shù)增強(qiáng)了探頭頭部的強(qiáng)度和密封性，在惡劣環(huán)境中可以保護(hù)頭部線圈可靠工作。頭部直徑取決于其內(nèi)部線圈直徑，由于線圈直徑取決傳感器系統(tǒng)的基本性能——線性量程，因此我們通常用頭部直徑來分類和表征各型號(hào)探頭，一般情況傳感器系統(tǒng)的線性量程大致是探頭頭部直徑的1/2-1/4。我們?yōu)镈F3100系列設(shè)計(jì)了Φ5、Φ8、Φ11、Φ25、Φ50五種標(biāo)準(zhǔn)直徑的頭部體，也可生產(chǎn)其它規(guī)格的頭部體。

   探頭殼體用于支撐探頭頭部，并作為探頭安裝時(shí)的裝夾結(jié)構(gòu)。殼體采用不銹鋼制成，一般上面刻有標(biāo)準(zhǔn)螺紋，并備有鎖緊螺母。為了能適應(yīng)不同的應(yīng)用和安裝場(chǎng)合，探頭殼體具有不同的形式和不同的螺紋及尺寸規(guī)格.

   高頻電纜是用于連接探頭頭部到前置器（有時(shí)中間帶有延伸電纜轉(zhuǎn)接），這種電纜是用氟塑料絕緣的射頻同軸電纜，通常電纜長(zhǎng)度有0.5m、1m、5m、9m四種選擇，當(dāng)選擇0.5m和1m時(shí)必須用延伸電纜以保證系統(tǒng)的總的電纜長(zhǎng)度為5m或9m，至于選擇5m還是9m應(yīng)該是考慮能滿足將前置器安裝在設(shè)備機(jī)組的同一側(cè)來決定。根據(jù)探頭的應(yīng)用場(chǎng)合和安裝環(huán)境，探頭所帶電纜可以配有不銹鋼軟管鎧裝（可選擇），以保護(hù)電纜不易被損壞，對(duì)于安裝現(xiàn)場(chǎng)安裝探頭電纜無管道布置的情況，應(yīng)該選擇鎧裝。

   探頭電纜接頭是符合美國(guó)軍用規(guī)范MIL-C-39012的高頻同軸接頭。

   探頭整體各部件通過機(jī)械變形連接，在惡劣環(huán)境中可以保證探頭的穩(wěn)定性和可靠性。