电涡流传感器的典型应用
电涡流传感器系统广泛应用于电力、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转机械轴的径向振动、轴向位移、键相器、轴转速、胀差、偏心、以及转子动力学研究和零件尺寸检验等进行在线测量和保护。
轴向位移测量
对于许多旋转机械，包括蒸汽轮机、燃汽轮机、水轮机、离心式和轴流式压缩机、离心泵等，轴向位移是一个十分重要的信号，过大的轴向位移将会引起过大的机构损坏。轴向位移的测量，可以指示旋转部件与固定部件之间的轴向间隙或相对瞬时的位移变化，用以防止机器的破坏。轴向位移是指机器内部转子沿轴心方向，相对于止推轴承二者之间的间隙而言。有些机械故障，也可通过轴向位移的探测，进行判别：
● 止推轴承的磨损与失效 ● 平衡活塞的磨损与失效
● 止推法兰的松动 ● 联轴节的锁住等。
轴向位移（轴向间隙）的测量，经常与轴向振动弄混。轴向振动是指传感器探头表面与被测体，沿轴向之间距离的快速变动，这是一种轴的振动，用峰峰值表示。它与平均间隙无关。有些故障可以导致轴向振动。例如压缩机的踹振和不对中即是。
振动测量
测量径向振动，可以由它看到轴承的工作状态，还可以看到转子的不平衡，不对中等机械故障。可以提供对于下列关键或基础机械进行机械状态监测所需要的信息：
·工业透平，蒸汽/燃汽 ·压缩机，空气/特殊用途气体，径向/轴向
·膨胀机 ·动力发电透平，蒸汽/燃汽/水利
·电动马达 ·发电机
·励磁机 ·齿轮箱
·泵 ·风扇
·鼓风机 ·往复式机械
振动测量同样可以用于对一般性的小型机械进行连续监测。可为如下各种机械故障的早期判别提供了重要信息。
电涡流传感器详解
电涡流传感器详解
一、电涡流传感器的基本类型
分为高频反射式电涡流传感器和低频透射式电涡流传感器。
激励频率的选择原则为：待测导体的厚度大，应选择较低的激励频率以保证线性度，反之则使用较高激励频率以提高灵敏度。
二、电涡流传感器的典型应用
电涡流传感器系统广泛应用于电力、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转机械轴的径向振动、轴向位移、键相器、轴转速、胀差、偏心、以及转子动力学研究和零件尺寸检验等进行在线测量和保护。
胀差测量
斜坡式胀差测量
补偿式胀差测量
双斜面胀差测量
振动测量
轴位移测量
轴心轨迹测量
差动测量
动力膨胀
转子动平径向运动分析
转速和相位差测试
转速测量
表面不平整度测量
裂痕测量
非导电材料厚度测量
金属元件合格检测
轴承测量 换向片测量
1、相对振动测量
测量径向振动，可以由它分析轴承的工作状态，还可以看到分析转子的不平衡，不对中等机械故障。电涡流传感器系统可以提供对于下列关键或是基础机械状态监测所需要的信息：
●工业透平，蒸汽/燃气●压缩机，径向/轴向
●膨胀机●动力发电透平，蒸汽/燃气/水利
●发动马达●发动机
●励磁机●齿轮箱
●泵●风箱
●鼓风机●往复式机械
（1）相对振动测量（小型机械）
振动测量同样可以用于对一般性的小型机械进行连续监测。电涡流传感器系统可为如下各种机械故障的早期判别提供重要信息：
●轴的同步振动●油膜失稳
●转子摩擦●部件松动
●轴承套筒松动●压缩机踹振
●滚动部件轴承失效●径向预载，内部/外部包括不对中
●轴承巴氏合金磨损●轴承间隙过大，径向/轴向
●平衡（阻气）活塞●联轴器“锁死”磨损/失效
●轴裂纹●轴弯曲
●齿轮咬合问题●电动马达空气间隙不匀
●叶轮通过现象●透平叶片通道共振
（2）偏心测量
偏心是在低转速的情况下，电涡流传感器系统可对轴弯曲的程度进行测量，这些弯曲可由下列情况引起：
《传感器原理与应用》习题集与部份参考答案
教材：传感器技术（第3版）贾伯年主编，及其他参考书
第6章 压电式传感器
6-1 何谓压电效应？何谓纵向压电效应和横向压电效应？
答：一些离子型晶体的电介质不仅在电场力作用下，而且在机械力作用下，都会产生极化现象。且其电位移D(在MKS单位制中即电荷密度σ)与外应力张量T成正比： D = dT 式中 d—压电常数矩阵。
当外力消失，电介质又恢复不带电原状；当外力变向，电荷极性随之而变。这种现象称为正压电效应，或简称压电效应。
若对上述电介质施加电场作历时，一样会引发电介质内部正负电荷中心的相对位移而致使电介质产生变形，且其应变S与外电场强度E成正比： S=dtE 式中 dt——逆压电常数矩阵。这种现象称为逆压电效应，或称电致伸缩。
6-2 压电材料的主要特性参数有哪些？试比较三类压电材料的应用特点。
答：主要特性：压电常数、弹性常数、介电常数、机电耦合系数、电阻、居里点。
压电单晶：时间稳定性好，居里点高，在高温、强辐射条件下，仍具有良好的压电性，且机械性能，如机电耦合系数、介电常数、频率常数等均维持不变。另外，还在光电、微声和激光等器件方面都有重要应用。不足的地方是质地脆、抗机械和热冲击性差。
压电陶瓷：压电常数大，灵敏度高，制造工艺成熟，成形工艺性好，本钱低廉，利于普遍应用，还具有热释电性。
新型压电材料：既具有压电特性又具有半导体特性。因此既可用其压电性研制传感器，又可用其半导体特性制作电子器件；也可以二者合一，集元件与线路于一体，研制成新型集成压电传感器测试系统。 6-3 试述石英晶片切型（45/50yxlt）的含义。
6-4 为了提高压电式传感器的灵敏度，设计中常采用双晶片或多晶片组合，试说明其组合的方式和适用途合。
答：（1）并联：C′＝2C，q′=2q,U′=U,因为输出电容大，输出电荷大，所以时间常数，适合于测量缓变信号，且以电荷作为输出的场合。
教师授课方案 （首页）
授课班级 09D电气1、电气2 授课日期
课节 2 课堂类型 讲授
课题 第四章 电涡流传感器 第一节电涡流传感器的工作原理 第二节电涡流传感器的结构与特性 第三节测量转换电路 第四节电涡流传感器的应用
第四节电涡流接近开关
教学目的
与要求 【知识目标】1、了解电涡流传感器的工作原理2、掌握电涡流传感器的
测量转换电路（AM、FM）3、了解电涡流传感器的应用4、电涡流式接
近开关的原理、结构、特性参数、应用及掌握接线方法。
【能力目标 】培养学生NPN、PNP常开、常闭接线的技能及理论联系
实际的能力。
【职业目标 】通过学生理论及技能的学习，培养学生爱岗敬业的情感目标。
重点难点 重点：1、掌握电涡流传感器的测量转换电路（AM、FM）2、电涡流式
接近开关的接线
难点：电涡流式接近开关NPN、OC门常开输出电路
教具教学辅助活动 教具：微波炉、电涡流传感器、多媒体课件、习题册
教学辅助活动：提问、学生讨论
一节教学过程安排 复习
分钟
讲课 1、了解电涡流传感器的工作原理
2、掌握电涡流传感器的测量转换电路（AM、
FM）
3、了解电涡流传感器的应用
4、电涡流式接近开关的原理、结构、特性参
数、应用及掌握接线方法。 78分钟
小结 利用10分钟时间与学生互动答疑 10分钟
作业 习题册 第四章电涡流传感器习题 2分钟
任课教师：叶睿 2011年1月20日 审查教师签字： 年 月 日
教案附页
【复习提问】
上节课知识点：
因上节课做过阶段性复习
第四章 电涡流式传感器
第一节 电涡流传感器的工作原理
【本节内容设计】
通过课件与教师讲授电涡流效应及肌肤效应，掌握电涡流传感器的工作原理、并举例电磁炉的工作加以巩固。
【授课内容】
一、电涡流效应以及集肤效应
金属导体置于变化的磁场中时，导体表面就会有感应电流产生。电流的流线在金属体内自行闭合，这种由电磁感应原理产生的旋涡状感应电流称为电涡流，这种现象称为电涡流效应。
