DH系列電渦流位移傳感器

應(yīng)用領(lǐng)域
傳感器廣泛應(yīng)用于電力、石油、化工、冶金等科研單位。對汽輪機、水輪機、鼓風(fēng)機、壓縮機、空分機、齒輪箱、大型冷卻泵等大型旋轉(zhuǎn)機械軸的徑向振動、軸向位移、鍵相器、軸轉(zhuǎn)速、脹差、偏心、以及轉(zhuǎn)子動力學(xué)研究和零件尺寸檢驗等進行在線測量和保護。

三、技術(shù)規(guī)格
渦流傳感器系統(tǒng)執(zhí)行的標(biāo)準：
傳感器系統(tǒng)嚴格執(zhí)行美國石油協(xié)會API670標(biāo)準

靈敏度

橫坐標(biāo)：探頭直徑　　 縱坐標(biāo)：輸出方式

線性量程、線性范圍、線性誤差、被測面積直徑

傳感器系統(tǒng)技術(shù)特性

1）.溫度穩(wěn)定性
● 探頭、延伸電纜、前置器受溫度影響小，性能指標(biāo)穩(wěn)定；
● 探頭線圈采用特殊合金元素材料制成，溫度漂移系數(shù)小；
● 延伸電纜采用稀有合金元素材料制成，溫度漂移系數(shù)??；
● 前置器設(shè)計了多處線性/溫度漂移補償電路。
2）.兼容性和互換性
● 電渦流探頭、延伸電纜、前置器的零部件可*互換，互換后的非線誤差仍優(yōu)于±1%，靈敏度偏差優(yōu)于±1%。
3）.防腐蝕性和可靠性
● 延伸電纜與探頭、前置器的連接頭采用鎖緊裝置結(jié)構(gòu)，有效防止現(xiàn)場接頭松動造成測量誤差；
● 延伸電纜及探頭的接頭可選用不銹鋼材料，以適用在化工等強腐蝕性環(huán)境中使用；
● 探頭頭部線圈和電纜連接處采用真空超聲波焊接技術(shù)，有效防止合金線圈接頭處老化，大大延長了探頭的使用壽命；
● 前置器有接線容錯保護功能，防止因錯接線而損壞前置器；
● 鎧裝結(jié)尾處和電纜接觸處有特殊結(jié)構(gòu)，防止劃傷電纜線；
● 探頭線圈保護罩選用PPS工程塑料（耐溫250℃）與探頭線圈注塑成型，防止線圈松動，降低探頭溫度漂移系數(shù)；
● 探頭和探頭殼體連接處有特殊鎖緊鎧裝結(jié)構(gòu)和密封裝置，可有效防止油污從鎧裝和電纜或鎧裝和聚四氟保護管鍵滲出。
4）.抗干擾性
● 前置器專門設(shè)計抗無線電波、抗電磁場干擾功能；
● 前置器有防雷擊、抑制電網(wǎng)尖峰干擾的可靠能力；
● 延伸電纜采用雙屏蔽電纜線，更大程度地減少了外界電磁噪聲的干擾。
5）探頭的特性
▲ 概述：傳感器探頭是傳感器系統(tǒng)的一個必要組成部分，它是采集、感受被測體信號的重要部分，它能地探測出被測體表面相對于探頭端面間隙的變化。通常探頭又由以下幾個部分組成：
u 線圈
u 線圈保護套
u 不銹鋼殼體
u 高頻電纜
u 高頻電纜接頭

▲ 各組成部分功能特點
u 線圈：探頭的部分，整個傳感器系統(tǒng)的敏感元件。探頭線圈采用特殊合金元素材料，具有極小的溫度漂移系數(shù)。

u 線圈保護罩：探頭線圈保護罩采用PPS○注材料，通過“模具成型”和“二次真空注塑工藝”將線圈很好地密封在頭部保護罩內(nèi)，以保證線圈長時間不受氧化，可在惡劣的環(huán)境中穩(wěn)定地工作。同時，探頭頭部保護罩和殼體連接應(yīng)用了鎖緊技術(shù)，防止保護罩松動。

注釋：PPS為工程塑料，具有耐高低溫、抗腐蝕、高強度和高韌性的特點。

u 不銹鋼殼體：用于連接保護罩和現(xiàn)場安裝需要。探頭殼體內(nèi)部采用特殊結(jié)構(gòu)，有效地將殼體、膠、保護罩凝結(jié)成一體；殼體材料為不銹鋼，通常殼體上有標(biāo)準螺紋和兩個緊固螺母；為了適應(yīng)不同的安裝要求，備有光面殼體和不同尺寸、螺距的殼體供選擇。

u 高頻電纜：用于連接探頭頭部到前置器。高頻電纜選用雙屏蔽電纜，電纜芯線采用合金材料制成，是耐高溫的射頻同軸電纜。通常約定電纜長度有（0.5m、1.5m、1.0m、2.0m、4.0m、5.0m、6.0m、8.0m、9.0m、10.0m）供用戶選擇。如需選擇延伸電纜，則必須確保系統(tǒng)總的電纜長度（探頭電纜線線長+延伸電纜線長）為（3.5m、4.0m、4.5m、5.0m、5.5m、6.0m、6.5m、7.0m、7.5m、8.0m、8.5m、9.0m、9.5m、10.0m）。根據(jù)現(xiàn)場的應(yīng)用環(huán)境需要，探頭所帶電纜可配不銹鋼鎧裝管(外加聚四氟管（耐高溫350℃）)，以保護電纜不受損壞和防止過線孔漏油。

u 高頻電纜接頭：選用黃金鎖緊接頭或不銹鋼鎖緊接頭，球面針設(shè)計，接觸電阻小，可靠性高。殼體尾部的出線孔采用圓弧過度，保證電纜線不在此處扭傷。

▲ 探頭的抗腐蝕性
探頭頭部材料：PPS工程塑料；殼體材料：1Cr18Ni9Ti耐酸堿不銹鋼；電纜外表皮材料：聚四氟乙烯，這些材料可以抵抗絕大多數(shù)化學(xué)物質(zhì)的腐蝕，但有些化學(xué)物質(zhì)仍可能會對探頭造成腐蝕，安裝時應(yīng)注意被測體的環(huán)境是否安全。
對探頭的抗腐蝕性說明：
■探頭可以連續(xù)接觸下列物質(zhì)：
空氣、水、汽油、酒精、潤滑油、、硫酸、氫氧化鈉
■探頭不可以連續(xù)接觸下列物質(zhì)：
無氧水、苯甲酸、硝酸、二氧化碳（過量）、磷（濕的）、、*、二氧化硫、98%硫酸、鹽酸
■探頭的高壓、高溫環(huán)境
探頭頭部能承受14Mpa的壓力，一般型探頭能承受220℃的溫度環(huán)境。

6）.前置器的特性
▲ 概述：前置器內(nèi)部的高頻電子線路為探頭線圈提供高頻交流激勵信號，探頭線圈能感應(yīng)到探頭端面與被測面的相對位移（間隙）變化，前置器將探頭探測到的相對位移變化線性轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的電壓或電流輸出。
前置器的結(jié)構(gòu)具有絕緣裝置以減少形成地面回路的可能性。前置器的外殼結(jié)構(gòu)可以保護黃金鎖緊接頭不會因為前置器由于不慎由高處跌落而造成的損傷。
前置器有底板螺釘安裝或35mm標(biāo)準導(dǎo)軌安裝方式供選擇，方便更換。
▲ 主要性能指標(biāo)
● 特點
■ 前置器外形尺寸、安裝尺寸、安裝方式*一致（可參考后圖）。
■ 同類規(guī)格前置器互換后的非線性誤差仍＜±1%，靈敏度偏差＜±1%。
● 技術(shù)指標(biāo)
■ 被測目標(biāo)材料：AISI 4140鋼（42CrMo4）
■ 電源：-23～-27VDC（-2～-18VDC或-4～-20VDC輸出）；22～26VDC（4～20mA輸出）；±12～±15VDC（0～5V或-5～+5V或-10～+10V輸出）
■ 頻響：0～10KHz
■ 溫度范圍：-25～85℃ 
■ 本安設(shè)計
● 安裝方式選擇
■ 底板螺釘安裝
■ 35mm標(biāo)準導(dǎo)軌安裝
● 使用注意事項
■ 為保證每套傳感器都工作在線性狀態(tài)，每個前置器應(yīng)匹配對應(yīng)的探頭規(guī)格，如前置器標(biāo)牌上有11mm字樣，它只能匹配Φ11探頭；
■ 前置器標(biāo)牌上標(biāo)注了前置器對應(yīng)的系統(tǒng)電纜長度，即探頭電纜長度與延伸電纜長度之和；
■ 前置器標(biāo)牌上標(biāo)注了前置器的靈敏度及輸出方式，不同探頭規(guī)格、不同輸出方式的前置器的靈敏度不同；
■ 前置器有錯誤接線保護（容錯保護）；
■ 前置器的消耗電流﹤10mA（負電源型，正負電源型）；
■ 前置器線性起始點為-2.00V；
■ 前置器輸出紋波＜10mV（P-P）（負電源型，正負電源型）

7）.電纜的特性
延伸電纜是為了安裝方便而設(shè)計的、與探頭電纜通過接頭進行連接的那部分電纜，它是傳感器系統(tǒng)的組成部分。延伸電纜用于增加探頭頭部到前置器之間信號傳輸?shù)木嚯x。延伸電纜的長度加上探頭本身所帶電纜的長度之和即為傳感器系統(tǒng)電纜的長度。
電纜的長度可選：3.0m、3.5m、4.0m、4.5m、5.0m、5.5m、7.0m、7.5m、8.0m、8.5m、9.0m、9.5m。
STV7延伸電纜有兩種接頭可供選擇：黃金鎖緊接頭或不銹鋼接頭（在化工行業(yè)等具有強腐蝕性氣體的環(huán)境中，推薦選用不銹鋼接頭）。
STV7延伸電纜和探頭電纜都采取雙層屏蔽：電纜線外殼采用軟管鎧裝保護；軟管外面還套有一層絕緣的特氟龍外皮。STV7的編織鎧裝和裝在某些類型電纜上的不銹鋼鎧裝不同，它在保護內(nèi)部電纜不被損傷的同時也可防止地面回流問題對其造成傷害。

8）.被測體對傳感器系統(tǒng)的影響
▲ 傳感器系統(tǒng)的校準及其，取決于被測體的一些特性：
u 被測體材料
u 被測體表面尺寸
u 被測體表面磁效應(yīng)
u 被測體表面平整度
u 被測體表面鍍層材質(zhì)
▲ 被測體材料對電渦流傳感器特性的影響
傳感器特性與被測體的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率有關(guān)。當(dāng)被測體為導(dǎo)磁材料（如普通鋼、結(jié)構(gòu)鋼等）時，由于渦流效應(yīng)和磁效應(yīng)同時存在，磁效應(yīng)反作用于渦流效應(yīng)使得渦流效應(yīng)弱，因此傳感器的靈敏度降低；而當(dāng)被測體為弱導(dǎo)磁材料（如銅、鋁、合金鋼等）時，由于磁效應(yīng)弱、渦流效應(yīng)相對強，因此傳感器感應(yīng)靈敏度高。
下表列出同一套Φ8探頭傳感器測量幾種典型材料的輸出平均靈敏度：
AISI41410 7.87（8.0）mV/um
45#鋼 7.97（8.1）mV/um
不銹鋼 10.41 mV/um
鋁 14.1 mV/um
銅 15.0 mV/um
▲ 被測體表面尺寸對電渦流傳感器系統(tǒng)特性的影響
由于探頭線圈產(chǎn)生的磁場范圍及被測體表面形成的渦流場都是一定的，這樣就對被測體表面大小有一定要求。通常，當(dāng)被測體表面為平面時，以正對探頭中心線的點為中心，被測面直徑應(yīng)大于探頭頭部直徑的1.5倍以上；當(dāng)被測體為圓軸且探頭中心線與軸心線正交時，一般要求被測軸直徑為探頭頭部直徑的3倍以上，否則傳感器的靈敏度會下降，被測體表面越小，靈敏度下降越多。
被測體的厚度也會影響測量結(jié)果，被測體中電渦流場作用的大小由頻率、材料導(dǎo)電率、導(dǎo)磁率決定，因此如果被測體太薄，將會造成電渦流作用不夠，使傳感器靈敏度下降。一般要求被測體使用厚度大于0.1mm以上的鋼等導(dǎo)磁材料或厚度大于0.05mm以上的銅、鋁等弱導(dǎo)磁材料，則靈敏度不會受其厚度的影響。
▲ 被測體表面磁效應(yīng)對電渦流傳感器系統(tǒng)特性的影響
電渦流效應(yīng)主要集中在被測體表面，如果由于加工過程中形成殘磁效應(yīng)或淬火不均勻、硬度不均勻、金相組織不均勻、結(jié)晶結(jié)構(gòu)不均勻等都會影響傳感器性能。
API670標(biāo)準推薦被測體表面殘磁不超過0.5微特斯拉。在進行振動測量時，如果被測體表面殘磁效應(yīng)過大，會出現(xiàn)測量波形發(fā)生畸變。
▲ 被測體表面平整度對電渦流傳感器系統(tǒng)特性的影響
不規(guī)則的被測體表面，會給實際的測量帶來附加誤差，因此要求被測體表面應(yīng)平整光滑，不應(yīng)存在凸起、洞眼、劃痕、凹槽等缺陷。一般來說，對于振動測量的被測表面粗糙程度要求在0.4um～0.8um之間，對于位移測量則要求在0.4um～1.6um之間。
▲ 被測體表面鍍層材料對電渦流傳感器系統(tǒng)特性的影響
被測體表面的鍍層對傳感器的影響相當(dāng)于改變了被測體材料。鍍層的材質(zhì)、薄厚會略微改變傳感器的靈敏度。因為探頭能探測到被測體表層材質(zhì)之下，其靈敏度會受鍍層厚度及其特性的影響，一般要求鍍層一定要均勻，并且有一定的厚度。