渦流感測器綜述

2022-11-17 04:36:05 字數 1827 閱讀 5235

關鍵詞:渦流感測器;應用;醫療

1. 引言

電渦流感測器是一種非接觸型的感測器,由於這種特性再加上電渦流感測器具有可靠性好、測量範圍寬、靈敏度高、解析度高、響應速度快、抗干擾力強、不受油汙等介質的影響、結構簡單等優點,在大型旋轉機械狀態的**監測與故障診斷中得到廣泛應用。渦流感測器發展至今型別已經多種多樣,並在工業生產中的各個領域得到廣泛應用,尤其是在無損探傷領域,已經成為一種不可或缺的無損檢測手段。

2. 基本原理

根據法拉第電磁感應原理,塊狀金屬導體置於變化的磁場中,導體內將產生呈渦旋狀的感應電流,稱之為電渦流或渦流,這種現象稱為渦流效應。電渦流感測器是利用電渦流效應,將位移、溫度等非電量轉換為阻抗的變化或電感的變化從而進行非電量電測的。測量原理圖示:

圖1 電渦流感測器測量原理

電渦流感測器的敏感元件是線圈,當給線圈通以交變電流並使它接近金屬導體時,線圈產生的磁場就會被導體電渦流產生的磁場部分抵消,使線圈的電感量、阻抗和品質因數發生變化。這種變化與導體的幾何尺寸、導電率、導磁率有關,也與線圈的幾何參量、電流的頻率和線圈到被測導體間的距離有關。如果使上述參量中的某乙個變動,其餘皆不變,就可製成各種用途的感測器,能對表面為金屬導體的物體進行多種物理量的非接觸測量。

這種感測器的優點是結構簡單、頻率響應寬、靈敏度高、測量線性範圍大、抗干擾能力強、體積小等。它是一種很有發展前途的感測器。

電渦流式感測器按用途可分為測量位移、接近度和厚度的感測器;按結構可分為變間隙型、變面積型、螺管型和低頻透射型4類。

3. 一般應用

電渦流式感測器能實現非接觸式測量,而且是根據與被測導體的耦合程度來測量,因此可以通過靈活設計感測器的構形和巧妙安排它與被測導體的布局來達到各種應用的目的。

在測量位移方面,除可直接測量金屬零件的動態位移、汽輪機主軸的軸向竄動等位移量外,它還可測量如金屬材料的熱膨脹係數、鋼水液位、紗線張力、流體壓力、加速度等可變換成位移量的參量。

在測量振動方面,它是測量汽輪機、空氣壓縮機轉軸的徑向振動和汽輪機葉片振幅的理想器件。還可以用多個感測器併排安置在軸側,並通過多通道指示儀表輸出至記錄儀,以測量軸的振動形狀並繪出振型圖。

在測量轉速方面,只要在旋轉體上加工或加裝乙個有凹缺口的圓盤狀或齒輪狀的金屬體,並配以電渦流感測器,就能準確地測出轉速。

此外,利用導體的電阻率與溫度的關係,保持線圈與被測導體之間的距離及其他參量不變,就可以測量金屬材料的表面溫度,還能通過接觸氣體或液體的金屬導體來測量氣體或液體的溫度。電渦流測溫是非接觸式測量,適用於測低溫到常溫的範圍,且有不受金屬表面汙物影響和測量快速等優點。

保持感測器與被測導體的距離不變,還可實現電渦流探傷。探測時如果遇到裂紋,導體電阻率和導磁率就發生變化,電渦流損耗,從而輸出電壓也相應改變。通過對這些訊號的檢驗就可確定裂紋的存在和方位。

電渦流感測器還可用作接近度感測器和厚度感測器以及用於金屬零件計數、尺寸檢驗、粗糙度檢測和製作非接觸連續測量式硬度計。

4. 醫療應用

(1)、在人工心臟方面的應用

圖2 渦流感測器效能測試

圖3 人工心臟磁懸浮感測結構

(2)、

參考文獻:

[1]嚴鐘豪、譚祖根主編:《非電量電測技術》,機械工業出版社,北京,1983.

[2]趙瑜.電渦流感測器的應用[m].中國煉焦行業協會中國焦化行業科技大會, 2012.

[3]王學梅,王彩紅,薛雋,李盾.電渦流感測器非接觸**測量位移[j].鄭州工業高等專科學校學報,2004.

[4]談雪丹,尹成科,陳琛,馬雲善,張亦柯.人工心臟差分渦流位移感測器的效能測試裝置[j].感測器與微系統.2012(05).

[5]尹成科,談雪丹,渠文波,馬雲善,陳琛.人工心臟磁懸浮系統渦電流位移感測器的設計[j].感測技術學報.2012(04)

[6]維基百科

[7]百度百科

電渦流感測器原理介紹

其工作過程是 當被測金屬與探頭之間的距離發生變化時,探頭中線圈的q值也發生變化,q值的變化引起振盪電壓幅度的變化,而這個隨距離變化的振盪電壓經過檢波 濾波 線性補償 放大歸一處理轉化成電壓 電流 變化,最終完成機械位移 間隙 轉換成電壓 電流 由上所述,電渦流感測器工作系統中被測體可看作感測器系統的...

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