电涡流位移传感器的原理

电涡流传感器系统的工作原理是电涡流效应，属于一种电感式测量原理。

电涡流效应源自振荡电路的能量。

而电涡流需要在可导电的材料内才可以形成。

给传感器探头内线圈导入一个交变电流以在探头线圈周围形成一个磁场。

如果将一个导体放入这个磁场,根据法拉第电磁感应定律激发出电涡流。

根据楞兹定律,电涡流的磁场方向与线圈磁场正好相反,而这将改变探头内线圈的阻抗性能参数测量量程1mm 2mm 4mm 5mm 12.5mm 20mm 25mm 50mm探头直径Φ6mm Φ8mm Φ11mm Φ17mm Φ30mm Φ40mm Φ50mm Φ60mm线性误差≤±0.25 ≤±0.25 ≤±0.5 ≤±0.5 ≤±1 ≤±1 ≤±1 ≤±2 (%FS)分辨率0.05um 0.1um 0.2um 0.25um 0.625um 1.0um 1.25um 2.5um重复性0.1um 0.2um 0.4um 0.5um 1.25um 2.0um 2.5um 5um频率响应0～10KHz 0～8KHz 0～2KHz 0～1KHz (-3dB)输出信号0～5V，0～10V，4～20mA，RS485电压型+9～18VDC，+18～36VDC或±15V～±18VDC可选供电电压电流型+22～30VDC,RS485型+12VDC电压型＜45mA工作电流电流型＜25mARS485型＜40mA纹波≤20mV系统温漂≤0.05%/℃静态灵敏度根据输出信号和对应量程而定电压输出：负载能力＜10KΩ输出负载电流输出：负载能力＜500Ω标定时（20±5）℃环境温度探头-30℃～+150℃使用温度前置器-30℃～+85℃探头 IP67防护等级前置器 IP65探头电缆默认2m，可定制电源电缆默认2m，可定制接线定义电流型电压型RS485 棕线电源正 +24VDC 电源正 +12VDC或+24VDC 电源正 +12VDC黑线空电源负 0V 电源负 0V蓝线电流输出 OUT 输出正 OUT+ RS485 A+白线空输出负 OUT- RS485 B-屏蔽线接大地 GND 接大地 GND 接大地 GND探头典型结构图示在制作过程中，探头头部体一般采用耐高温ABS+PC工程塑料，通过“二次注塑”成型将线圈密封其中。

电涡流位移传感器的工作道理：电涡流传感器能静态和动态地非接触.高线性度.高分辩力地测量被测金属导体距探头概况距离.它是一种非接触的线性化计量对象.电涡传播感器能精确测量被测体(必须是金属导体)与探头端面之间静态和动态的相对位移变更.在高速扭起色械和来去式运念头械状况剖析,振动研讨.剖析测量中,对非接触的高精度振动.位移旌旗灯号,能持续精确地收集到转子振动状况的多种参数.如轴的径向振动.振幅以及轴向地位.电涡传播感器以其长期工作靠得住性好.测量规模宽.敏锐度高.分辩率高级长处,在大型扭起色械状况的在线监测与故障诊断中得到普遍运用.从转子动力学.轴承学的理论上剖析,大型扭起色械的活动状况,重要取决于其焦点—转轴,而电涡传播感器,能直接非接触测量转轴的状况,对诸如转子的不服衡.不合错误中.轴承磨损.轴裂纹及产生摩擦等机械问题的早期剖断,可供给症结的信息.依据法拉第电磁感应道理,块状金属导体置于变更的磁场中或在磁场中作切割磁力线活动时,导体内将产生呈涡旋状的感应电流,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畅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.当被测金属体接近这一磁场,则在此金属概况产生感应电流,与此同时该电涡流场也产生一个偏向与头部线圈偏向相反的交变磁场,因为其反感化,使头部线圈高频电流的幅度和相位得到转变(线圈的有用阻抗),这一变更与金属体磁导率.电导率.线圈的几何外形.几何尺寸.电流频率以及头部线圈到金属导体概况的距离等参数有关.平日假定金属导体材质平均且机能是线性和各项同性,则线圈和金属导体系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概况的距离D.电流强度I和频率ω参数来描写.则线圈特点阻抗可用Z=F(τ, ξ, б, D, I, ω)函数来暗示.平日我们能做到掌握τ, ξ, б, I, ω这几个参数在必定规模内不变,则线圈的特点阻抗Z就成为距离D的单值函数,固然它全部函数是一非线性的,其函数特点为“S”型曲线,但可以拔取它近似为线性的一段.于此,经由过程前置器电子线路的处理,将线圈阻抗Z的变更,即头部体线圈与金属导体的距离D的变更转化成电压或电流的变更.输出旌旗灯号的大小随探头到被测体概况之间的间距而变更,电涡传播感器就是依据这一道理实现对金属物体的位移.振动等参数的测量.其工作进程是：当被测金属与探头之间的距离产生变更时,探头中线圈的Q值也产生变更,Q值的变更引起振荡电压幅度的变更,而这个随距离变更的振荡电压经由检波.滤波.线性抵偿.放大归一处理转化成电压(电流)变更,最终完成机械位移(间隙)转换成电压(电流).由上所述,电涡传播感器工作体系中被测体可看作传感器体系的一半,即一个电涡流位移传感器的机能与被测体有关.按照电涡流在导体内的贯串情形,此传感器可分为高频反射式和低频透射式两类,但从根本工作道理上来说仍是类似的.电涡流式传感器最大的特色是能对位移.厚度.概况温度.速度. 应力.材料毁伤等进行非接触式持续测量,别的还具有体积小,敏锐度高,频率响应宽等特色,运用极其普遍.典范运用：电涡传播感器体系普遍运用于电力.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.紧缩机.空分机.齿轮箱.大型冷却泵等大型扭起色械轴的径向振动.轴向位移.键相器.轴转速.胀差.偏幸.以及转子动力学研讨和零件尺寸磨练等进行在线测量和呵护. 轴向位移测量对于很多扭起色械,包含蒸汽轮机.燃汽轮机.水轮机.离心式和轴流式紧缩机.离心泵等,轴向位移是一个十分重要的旌旗灯号,过大的轴向位移将会引起过大的机构破坏.轴向位移的测量,可以指导扭转部件与固定部件之间的轴向间隙或相对瞬时的位移变更,用以防止机械的破坏.轴向位移是指机械内部转子沿轴心偏向,相对于止推轴承二者之间的间隙而言.有些机械故障,也可经由过程轴向位移的探测,进行判别：止推轴承的磨损与掉效均衡活塞的磨损与掉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概况与被测体,沿轴向之间距离的快速变动,这是一种轴的振动,用峰峰值暗示.它与平均间隙无关.有些故障可以导致轴向振动.例如紧缩机的踹振和不合错误中等于.振动测量测量径向振动,可以由它看到轴承的工作状况,还可以看到转子的不服衡,不合错误中等机械故障.可以供给对于下列症结或基本机械进行机械状况监测所须要的信息：·工业透平,蒸汽/燃汽·紧缩机,空气/特别用处气体,径向/轴向·电动马达·发电机·励磁机·齿轮箱·泵·电扇·鼓风机·来去式机械振动测量同样可以用于对一般性的小型机械进行持续监测.可为如下各类机械故障的早期判别供给了重要信息.胀差测量对于汽轮发电机组来说,在其启动和停机时,因为金属材料的不合,热膨胀系数的不合,以及散热的不合,轴的热膨胀可能超出壳体膨胀;有可能导致透平机的扭转部件和静止部件(如机壳.喷嘴.台座等)的互相接触,导致机械的破坏.是以胀差的测量是异常重要的.转速测量对于所有扭起色械而言,都须要监测扭起色械轴的转速,转速是权衡机械正常运转的一个重要指标.而电涡传播感器测量转速的优胜性是其它任何传感器测量没法比的,它既能响应零转速,也能响应高转速,抗干扰机能也异常强.转速测量对于所有扭起色械而言,都须要监测扭起色械轴的转速,转速是权衡机械正常运转的一个重要指标.而电涡传播感器测量转速的优胜性是其它任何传感器测量没法比的,它既能响应零转速,也能响应高转速,抗干扰机能也异常强.电涡传播感器测转速,平日选用φ3mm.φ4mm.φ5mm.φ8mm.φ10mm 的探头.转速测量频响为0～10KHZ. 电涡传播感器测转速,传感器输出的旌旗灯号幅值较高(在低速和高速全部规模内)抗干扰才能强. 无源磁电式传感器是针对测齿轮而设计的发电型传感器(无源),不合适测零转速和较低转速,因低频时,幅值旌旗灯号小,抗干扰才能差,它不须要供电. 有源磁电式传感器采取了+24V 供电,输出波形为矩形波,具有负载驱动才能,合适测量 0.03HZ以上转速旌旗灯号.装配请求：1.轴的径向振动测量当须要测量轴的径向振动时,请求轴的直径大于探头直径的三倍以上.每个测点应同时装配两个传感器探头,两个探头应分离装配在轴承双方的统一平面上相隔90o±5o.因为轴承盖一般是程度朋分的,是以平日将两个探头分离装配在垂直中间线每一侧45o,从原念头端看,分离界说为X探头（程度偏向）和Y探头（垂直偏向）,X偏向在垂直中间线的右侧,Y偏向在垂直中间线的左侧.轴的径向振动测量时探头的装配地位应当尽量接近轴承,如图所示,不然因为轴的挠度,得到的值会有误差.轴的径向振动探头装配地位与轴承的最大距离.轴的径向振动测量时探头的装配：测量轴承直径最大距离0~76mm 25mm76~510mm 76mm大于520mm 160mm探头中间线应与轴心线正交,探头监测的概况（正对探头中间线的双方1.5倍探头直径宽度的轴的全部圆周面,如图）应无裂缝或其它任何不持续的概况现象（如键槽.凸凹不服.油孔等）,且在这个规模内不克不及有喷镀金属或电镀,其概况的粗糟度应在0.4 um至0.8um之间.2.轴的轴向位移测量测量轴的轴向位移时,测量面应当与轴是一个整体,这个测量面是以探头的中间线为中间,宽度为 1.5倍的探头圆环.探头装配距离距止推法兰盘不该超出305mm,不然测量成果不但包含轴向位移的变更,并且包含胀差在内的变更,如许测量的不是轴的真实位移值.3.键相测量键相测量就是经由过程在被测轴上设置一个凹槽或凸键,称键相标识表记标帜.当这个凹槽或凸键转到探头地位时,相当于探头与被测面间距突变,传感器会产生一个脉冲旌旗灯号,轴每转一圈,就会产生一个脉冲旌旗灯号,产生的时刻标清楚明了轴在每转周期中的地位.是以经由过程对脉冲计数,可以测量轴的转速;经由过程将脉冲与轴的振动旌旗灯号比较,可以肯定振动的相位角,用于轴的动均衡剖析以及装备的故障剖析与诊断等方面.凹槽或凸键要足够大,以使产生的脉冲旌旗灯号峰峰值不小于5V.一般若采取φ5.φ8探头,则这一凹槽或凸键宽度应大于7.6mm.深度或高度应大于1.5mm（推举采取2.5mm以上）.长度应大于0.2mm.凹槽或凸键应平行于轴中间线,其长度尽量长,以防当轴产生轴向窜动时,探头还能对着凹槽或凸键.为了防止因为轴相位移引起的探头与被测面之间的间隙变更过大,应将键相探头装配在轴的径向,而不是轴向的地位.应尽可能地将键相探头装配在机组的驱动部分上,如许即使机组的驱动部分与载荷离开,传感器仍会有键信任号输出.当机组具有不合的转速时平日须要有多套键相传感器探头对其进行监测,从而可认为机组的各部分供给有用的键信任号.键相标识表记标帜可所以凹槽,也可所以凸键,如图所示,尺度请求用凹槽的情势.当标识表记标帜是凹槽时,装配探头要对着轴的完全部分调剂初始装配间隙（装配在传感器的线性中点为宜）,而不是对着凹槽来调剂初始装配间隙.而当标识表记标帜是凸键时探头必定要对着凸起的顶部概况调剂初始装配间隙（装配在传感器的线性中点为宜）,不是对着轴的其它完全概况进行调剂.不然当轴迁移转变时,可能会造成凸键与探头碰撞,剪断探头.被测体对电涡传播感器特点的影响：1.被测体材料对传感器的影响传感器特点与被测体的电导率б.磁导率ξ有关,当被测体为导磁材料（如通俗钢.构造钢等）时,因为涡流效应和磁效应同时消失,磁效应反感化于涡流效应,使得涡流效应削弱,即传感器的敏锐度降低.而当被测体为弱导磁材料（如铜,铝,合金钢等）时,因为磁效应弱,相对来说涡流效应要强,是以传感器感应敏锐度要高.2.被测体概况平整度对传感器的影响不规矩的被测体概况,会给现实的测量带来附加误差,是以对被测体概况应当平整滑腻,不该消失凸起.洞眼.刻痕.凹槽等缺点.一般请求,对于振动测量的被测概况光滑度请求在0.4um～0.8um之间;对于位移测量被测概况光滑度请求在0.4um～1.6um 之间.3.被测体概况磁效应对传感器的影响电涡流效应重要分散在被测体概况,假如因为加工进程中形成残磁效应,以及淬火不平均.硬度不平均.金相组织不平均.结晶构造不平均等都邑影响传感器特点.在进行振动测量时,假如被测体概况残磁效应过大,会消失测量波形产生畸变.4.被测体概况镀层对传感器的影响被测体概况的镀层对传感器的影响相当于转变了被测体材料,视其镀层的材质.厚薄,传感器的敏锐度会略有变更.5.被测体概况尺寸对传感器的影响因为探头线圈产生的磁场规模是必定的,而被测体概况形成的涡流场也是必定的.如许就对被测体概况大小有必定请求.平日,当被测体概况为平面时,以正对探头中间线的点为中间,被测面直径应大于探头头部直径的1.5倍以上;当被测体为圆轴且探头中间线与轴心线正交时,一般请求被测轴直径为探头头部直径的3倍以上,不然传感器的敏锐度会降低,被测体概况越小,敏锐度降低越多.试验测试,当被测体概况大小与探头头部直径雷同,其敏锐度会降低到72%阁下.被测体的厚度也会影响测量成果.被测体中电涡流场感化的深度由频率.材料导电率.导磁率决议.是以假如被测体太薄,将会造成电涡流感化不敷,使传感器敏锐度降低,一般请求厚度大于0.1mm以上的钢等导磁材料及厚度大于0.05mm以上的铜.铝等弱导磁材料,则敏锐度不会受其厚度的影响.设计总结：经由过程进修这门课程让我学到了以前没接触过的器械.让我熟悉到了传感器在我们生涯中的一些现实运用,没有传感器级没有现代科学技巧,更没有人类现代化的生涯情形和前提.但是要研制出更好的电涡流位移传感器还要做很多.和进修很多相干常识.这不但仅是为进修电涡传播感器做预备更是给我们本身充电.。

电涡流位移传感器的原理及其静态标定方法电涡流是20世纪70年代以后发展较快的一种新型传感器，它广泛的应用在位移震动检测、金属材质鉴别，无损探伤等技术领域。

实验目的：了解电涡流位移传感器的结构和工作原理。

了解电涡流位移传感器的静态标定方法。

实验原理结构：变间隙式是最常用的一种电涡流传感器形式，它的结构很简单，由一个扁平线圈固定在框架上构成。

线圈用高强度漆包铜线或银线绕成，用粘结剂粘在框架端部或是绕指在框架槽内。

线圈框架应采用损耗小、电性能好、热膨胀系数小的材料，常用高频陶瓷、聚四氟乙烯等。

由于激励频率较高，对所用的电缆和插头也要充分重视，一般使用专用的高频电缆和插头。

工作原理：在传感器线圈中通以高频电流，则在线圈中产生高频交变磁场。

当到点被测金属板接近线圈，并置于线圈的磁场范围内，交变磁场在金属板的表面层内产生感应电流，即电涡流。

电涡流又产生一个反向的磁场，减弱了线圈的原磁场，从而导致线圈的电感量、阻抗和品质因素发生变化，这些参数的变化与导体的几何形状、电导率、线圈的几何参数、电流的频率以及线圈与被测导体间的距离有关。

如果控制上述参数的变化，在其他条件不变的情况下，仅是线圈与金属板之间距离的单值函数，从而达到测量位移间隙的目的。

测量电路当传感器接近被测导体时，损耗功率增大，回路失谐，输出电压相应变小。

这样，在一定范围内，输出电压幅值与间隙呈近似线性关系。

由于输出电压的频率始终恒定，因此称为定频幅式。

这种电路采用适应晶体振荡器，旨在获得高稳定度频率的高频激励信号，以保证稳定的输出。

实验仪器与材料电涡流位移传感器静态标定系统Hz-8500探头前置器8511型电涡流探头电涡流传感器测量装置高精度数字万用表。

实验内容：实验一：被测金属板采用铝质板，测量U-x 关系曲线。

实验二：被测金属板仍采用铝质板，但直径较小，测量U-x 关系曲线。

实验三：被测金属板采用铁板，测量U-x 关系曲线。

5、实验数据：实验一数据：6、实验要求：1、画出（实验一）中的U-x 关系曲线，确定传感器的线性工作范围计算传感器的灵敏度。

电涡流传感器原理是什么篇一：电涡流传感器基本原理电涡流传感器原理图1、什么是电涡流效应？电感线圈产生的磁力线经过金属导体时，金属导体就会产生感应电流，且呈闭合回路，类似于水涡流形状，故称之为电涡流也叫做电涡流效应，其实是电磁感应原理的延伸。

注意：电涡流传感器要求被测体必须是导体。

传感器探头里有小型线圈，由控制器控制产生震荡电磁场，当接近被测体时，被测体表面会产生感应电流，而产生反向的电磁场。

这时电涡流传感器根据反向电磁场的强度来判断与被测体之间的距离。

2、电涡流传感器的工作原理与结构。

传感器线圈由高频信号激励，使它产生一个高频交变磁场φi，当被测导体靠近线圈时，在磁场作用范围的导体表层，产生了与此磁场相交链的电涡流ie，而此电涡流又将产生一交变磁场φe阻碍外磁场的变化。

从能量角度来看，在被测导体内存在着电涡流损耗（当频率较高时，忽略磁损耗）。

能量损耗使传感器的Q值和等效阻抗Z降低，因此当被测体与传感器间的距离d改变时，传感器的Q值和等效阻抗Z、电感L均发生变化，于是把位移量转换成电量。

这便是电涡流传感器的基本原理3、电涡流传感器的实际应用电涡流传感器测量齿轮转速的应用4、使用电涡流传感器时的注意事项对被测体的要求为了防止电涡流产生的磁场影响仪器的正常输出安装时传感器头部四周必须留有一定范围的非导电介质空间，如果在某一部位要同时安装两个以上的传感器，就必须考虑是否会产生交叉干扰，两个探头之间一定要保持规定的距离，被测体表面积应为探头直径3倍以上，当无法满足3倍的要求时，可以适当减小，但这是以牺牲灵敏度为代价的，一般是探头直径等于被测体表面积时，灵敏度降低至70%，所以当灵敏度要求不高时可适当缩小测量表面积。

篇二：电涡流传感器的工作原理ecT-王素红------------------------------------------------------------利用电涡流传感器测量位移l电涡流传感器的工作原理一块金属放置在一个扁平线圈附近，相互并不接触，如图l所示。

实验六-电涡流传感器实验1：电涡流传感器位移实验一、实验目的了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。

二、实验原理通过交变电流的线圈产生交变磁场，当金属体处在交变磁场时，根据电磁感应原理，金属体内产生电流，该电流在金属体内自行闭合，并呈旋涡状，故称为涡流。

涡流的大小与金属导体的电阻率、导磁率、厚度、线圈激磁电流频率及线圈与金属体表面的距离ｘ等参数有关。

电涡流的产生必然要消耗一部分磁场能量，从而改变激磁线线圈阻抗，涡流传感器就是基于这种涡流效应制成的。

电涡流工作在非接触状态(线圈与金属体表面不接触)，当线圈与金属体表面的距离ｘ以外的所有参数一定时可以进行位移测量。

三、实验器械主机箱、电涡流传感器实验模板、电涡流传感器、测微头、被测体(铁圆片)。

四、实验接线图五、实验数据记录以及数据分析实验数据如下：实验数据拟合图像如下：数据分析：由图像可知，位移-输出电压曲线的线性区域是0.4mm~4.4mm，进行正、负位移测量时的最佳工作点2.4mm处。

实验拟合直线方程为：y=1.9885x-0.8639灵敏度和非线性误差计算：测量范围为1mm时，灵敏度为1.0677（V/mm），非线性误差为20.426%测量范围为3 mm时，灵敏度为1.7738（V/mm），非线性误差为12.244%六、实验备注电涡流传感器的量程与哪些因素有关，如果需要测量±5mm 的量程应如何设计传感器？与被测物体的磁导率，电导率，尺寸因子，探头线圈的电流强度和频率有关。

通过调节前面五个因素的组合来达到所需要的量程。

实验2：被测体材质对电涡流传感器特性影响一、实验目的了解不同的被测体材料对电涡流传感器性能的影响。

二、实验原理涡流效应与金属导体本身的电阻率和磁导率有关，因此不同的材料就会有不同的性能。

三、实验器械和实验1相同，另加铜和铝的被测体。

四、实验接线图和实验1相同。

五、实验数据记录以及数据分析实验数据记录如下：被测物体材料为铝时被测物体材料为铜时实验数据拟合图像如下：材料为铝，量程为1mm和3mm数据分析：由图像可知，位移-输出电压曲线的线性区域是0.1mm~1.0mm。

电涡流位移传感器的工作原理：电涡流传感器能静态和动态地非接触、高线性度、高分辨力地测量被测金属导体距探头表面距离。

它是一种非接触的线性化计量工具。

电涡流传感器能准确测量被测体(必须是金属导体)与探头端面之间静态和动态的相对位移变化。

在高速旋转机械和往复式运动机械状态分析，振动研究、分析测量中，对非接触的高精度振动、位移信号，能连续准确地采集到转子振动状态的多种参数。

如轴的径向振动、振幅以及轴向位置。

电涡流传感器以其长期工作可靠性好、测量范围宽、灵敏度高、分辨率高等优点，在大型旋转机械状态的在线监测与故障诊断中得到广泛应用。

从转子动力学、轴承学的理论上分析，大型旋转机械的运动状态，主要取决于其核心—转轴，而电涡流传感器，能直接非接触测量转轴的状态，对诸如转子的不平衡、不对中、轴承磨损、轴裂纹及发生摩擦等机械问题的早期判定，可提供关键的信息。

根据法拉第电磁感应原理，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应电流，此电流叫电涡流，以上现象称为电涡流效应。

而根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通过延伸电缆流入探头线圈，在探头头部的线圈中产生交变的磁场。

当被测金属体靠近这一磁场，则在此金属表面产生感应电流，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，由于其反作用，使头部线圈高频电流的幅度和相位得到改变(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、电流频率以及头部线圈到金属导体表面的距离等参数有关。

通常假定金属导体材质均匀且性能是线性和各项同性，则线圈和金属导体系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和频率ω参数来描述。

则线圈特征阻抗可用Z=F(τ, ξ, б, D, I, ω)函数来表示。

通常我们能做到控制τ, ξ, б, I, ω这几个参数在一定范围内不变，则线圈的特征阻抗Z就成为距离D的单值函数，虽然它整个函数是一非线性的，其函数特征为“S”型曲线，但可以选取它近似为线性的一段。

电涡流位移传感器原理
电涡流位移传感器利用了涡流效应来测量物体的位移。

涡流效应是指当一个导体在变化的磁场中移动时，会在导体内产生感应电流，进而产生磁场，这个磁场又会与变化的磁场相互作用，从而产生涡流。

涡流的大小与导体的导电性、磁场的强度、导体形状等因素有关。

电涡流位移传感器由一个线圈和一个金属圆盘组成。

当线圈中通过交流电时，会在金属圆盘上产生一个交变的磁场。

如果金属圆盘处于静止状态，那么它不会有涡流产生，因为没有磁场的变化。

但是，当金属圆盘受到外力作用而移动时，它会穿过线圈中的磁场，从而产生感应电流和涡流。

涡流产生的感应电流会经过线圈回路，形成一个感应电压。

这个感应电压与金属圆盘的位移成正比。

通过测量感应电压的大小，可以确定金属圆盘的位移量。

因此，通过测量感应电压的变化，就可以得到物体的位移信息。

电涡流位移传感器的优点是具有高精度、无接触、非破坏性等特点。

它常被应用于机械设备的位移测量、液位测量、压力测量等领域。

涡流传感器的工作原理涡流传感器是一种常见的非接触式传感器，它主要用于测量物体的距离、位置和速度等参数。

涡流传感器通过感应物体表面涡流的变化来实现测量，具有精度高、响应速度快和无损耗等优点。

下面将详细介绍涡流传感器的工作原理。

一、涡流现象在电磁学中，当导体受到交变磁场的作用时，表面会产生涡流。

涡流呈现类似涡旋的形状，因而得名。

涡流的产生是由于磁场的变化引起的电场的环流效应。

二、涡流传感器结构涡流传感器由激励线圈、感应线圈和信号处理电路组成。

激励线圈产生交变磁场，感应线圈用于感应物体表面产生的涡流信号，信号处理电路用于分析和处理感应线圈接收到的信号。

三、涡流传感器工作原理涡流传感器的工作原理基于以下原理：当涡流传感器靠近导体表面时，激励线圈产生的交变磁场会感应到导体表面产生的涡流。

这些涡流会产生磁场，与激励线圈产生的磁场相互作用，从而改变感应线圈中的电感。

通过测量电感的变化，就可以确定物体与传感器的距离、位置和速度等参数。

四、涡流传感器应用领域涡流传感器的应用非常广泛。

在工业领域，涡流传感器常被用于检测金属零件的尺寸和位置，实现自动化生产和质量控制。

在汽车行业，涡流传感器可以用于测量车辆的速度和加速度。

此外，涡流传感器还被应用于航空航天、医疗设备和科学研究等领域。

五、涡流传感器的优点和局限性涡流传感器具有以下优点：1. 非接触式测量，无需接触被测物体，适用于高速运动或脆弱的物体。

2. 高精度的测量，可以达到微米级或纳米级的精度。

3. 快速响应，可以实现高频率的测量。

4. 无损耗，不会对被测物体造成破坏或损伤。

然而，涡流传感器也存在一些局限性：1. 仅能测量导电物体，对非导电物体无法实现测量。

2. 对被测物体的尺寸和形状有一定的要求，需要满足一定的平整度和表面质量要求。

3. 在高磁场环境下，涡流传感器的性能可能会受到影响。

总结：涡流传感器是一种基于涡流现象的非接触式传感器，在工业和科学研究等领域有着广泛的应用。

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态地非接触、高线性度、高分辨力地测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。

电涡流传感器能准确测量被测体（必须是金属导体）与探头端面之间静态和动态的相对位移变化。

在高速旋转机械和往复式运动机械的状态分析，振动研究、分析测量中，对非接触的高精度振动、位移信号，能连续准确地采集到转子振动状态的多种参数。

如轴的径向振动、振幅以及轴向位置。

从转子动力学、轴承学的理论上分析，大型旋转机械的运动状态，主要取决于其核心—转轴，而电涡流传感器，能直接非接触测量转轴的状态，对诸如转子的不平衡、不对中、轴承磨损、轴裂纹及发生摩擦等机械问题的早期判定，可提供关键的信息。

电涡流传感器以其长期工作可靠性好、测量范围宽、灵敏度高、分辨率高、响应速度快、抗干扰力强、不受油污等介质的影响、结构简单等优点，在大型旋转机械状态的在线监测与故障诊断中得到广泛应用。

一、电涡流传感器的基本原理根据法拉第电磁感应原理，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应电流，此电流叫电涡流，以上现象称为电涡流效应。

而根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通过延伸电缆流入探头线圈，在探头头部的线圈中产生交变的磁场。

当被测金属体靠近这一磁场，则在此金属表面产生感应电流，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，由于其反作用，使头部线圈高频电流的幅度和相位得到改变（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、电流频率以及头部线圈到金属导体表面的距离等参数有关。

通常假定金属导体材质均匀且性能是线性和各项同性，则线圈和金属导体系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和频率ω参数来描述。

则线圈特征阻抗可用Z=F(τ, ξ, б, D, I, ω)函数来表示。

电涡流传感器测量位移特性实验报告2010-04-27 12:11一、实验目的：了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。

二、基本原理：通过交变电流的线圈产生交变磁场，当金属体处在交变磁场时，根据电磁感应原理，金属体内产生电流，该电流在金属体内自行闭合，并呈旋涡状，故称为涡流。

涡流的大小与金属导体的电阻率、导磁率、厚度、线圈激磁电流频率及线圈与金属体表面的距离ｘ等参数有关。

电涡流的产生必然要消耗一部分磁场能量，从而改变激磁线圈阻抗，涡流传感器就是基于这种涡流效应制成的。

电涡流工作在非接触状态(线圈与金属体表面不接触)，当线圈与金属体表面的距离ｘ以外的所有参数一定时可以进行位移测量。

三、实训器材：主机箱、电涡流传感器实验模板、电涡流传感器、测微头、被测体(铁圆片)。

四、实训步骤：1．观察传感器结构，这是一个平绕线圈。

调节测微头的微分筒，使微分筒的0刻度值与轴套上的5mm刻度值对准。

根据图22-4安装测微头、被测体、电涡流传感器（注意安装顺序：先将测微头的安装套插入安装架的安装孔内，再将被测体铁圆片套在测微头的测杆上；然后在支架上安装好电涡流传感器；最后平移测微头安装套使被测体与传感器端面想贴并拧紧测微头安装孔的紧固螺钉）2．调节测微头使被测体与传感器端部接触，将电压表显示选择开关切换到20V挡，检查接线无误后开启主机箱电源开关，记下电压表读数，然后逆时针调节测微头微分筒，每隔0.1mm读一个数，直到输出几乎不变为止。

将数据列入表22。

X5555555556（mm）.15 .25 .35 .45 .55 .65 .75 .85 .95 .05V(v) 1.351.361.371.391.431.461.671.972.262.56敏度和线性度（可以用最小二乘法或其他拟合直线）。

实验完毕，关闭电源。

数据分析：问题与讨论：读取示数是眼睛应该与数字在同一水平线上，避免造成更大的额人为误差；注意安装顺序：先将测微头的安装套插入安装架的安装孔内，再将被测体铁圆片套在测微头的测杆上；然后在支架上安装好电涡流传感器；最后平移测微头安装套使被测体与传感器端面想贴并拧紧测微头安装孔的紧固螺钉，每隔0.1mm 读一个数，直到输出几乎不变为止。

电涡流位移传感器的原理集团标准化工作小组 [Q8QX9QT-X8QQB8Q8-NQ8QJ8-M8QMN]电涡流位移传感器的工作原理：电涡流能静态和动态地非接触、高线性度、高分辨力地测量被测金属导体距探头表面距离。

它是一种非接触的线性化计量工具。

电涡流传感器能准确测量被测体(必须是金属导体)与探头端面之间静态和动态的相对位移变化。

在高速旋转机械和往复式运动机械状态分析，振动研究、分析测量中，对非接触的高精度振动、位移信号，能连续准确地采集到转子振动状态的多种参数。

如轴的径向振动、振幅以及轴向位置。

电涡流传感器以其长期工作可靠性好、测量范围宽、灵敏度高、分辨率高等优点，在大型旋转机械状态的在线监测与故障诊断中得到广泛应用。

从转子动力学、轴承学的理论上分析，大型旋转机械的运动状态，主要取决于其核心—转轴，而电涡流传感器，能直接非接触测量转轴的状态，对诸如转子的不平衡、不对中、轴承磨损、轴裂纹及发生摩擦等机械问题的早期判定，可提供关键的信息。

根据法拉第电磁感应原理，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应电流，此电流叫电涡流，以上现象称为电涡流效应。

而根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通过延伸电缆流入探头线圈，在探头头部的线圈中产生交变的磁场。

当被测金属体靠近这一磁场，则在此金属表面产生感应电流，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，由于其反作用，使头部线圈高频电流的幅度和相位得到改变(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、电流频率以及头部线圈到金属导体表面的距离等参数有关。

通常假定金属导体材质均匀且性能是线性和各项同性，则线圈和金属导体系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和频率ω参数来描述。

则线圈特征阻抗可用Z=F(τ, ξ, б, D, I, ω)函数来表示。

实验十九电涡流传感器的位移特性实验一、实验目的了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。

二、实验仪器电涡流传感器、铁圆盘、电涡流传感器模块、测微头、直流稳压电源、数显直流电压表三、实验原理通过高频电流的线圈产生磁场，当有导电体接近时，因导电体涡流效应产生涡流损耗，而涡流损耗与导电体离线圈的距离有关，因此可以进行位移测量。

四、实验内容与步骤1．按图 2- 1 安装电涡流传感器。

图 2- 1 传感器安装示意图2．在测微头端部装上铁质金属圆盘，作为电涡流传感器的被测体。

调节测微头，使铁质金属圆盘的平面贴到电涡流传感器的探测端，固定测微头。

图 2-2 电涡流传感器接线示意图3．传感器连接按图 2-2，实验模块输出端 Uo 与直流电压表输入端 U i 相接。

直流电压表量程切换开关选择电压 20V 档，模块电源用 2 号导线从实验台上接入+15V 电源。

4．合上实验台上电源开关，记下数显表读数，然后每隔 0.1mm 读一个数，直到输出几乎不变为止。

将结果列入表 2- 1。

表 2-1 铁质被测体X (mm) 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 U O (V)0.020.210.370.530.670.830.991.141.301.46X (mm)1.11.2 1.31.4 1.5 1.61.7 1.8 1.92.0 U O (V)1.621.801.972.152.322.492.682.863.053.23X (mm)2.12.22.32.4 2.5 2.62.72.82.93.0 U O (V)3.433.623.823.843.843.843.843.843.843.845.根据上表数据，画出 V-X 曲线，根据曲线找出线性区域及进行正、负位移测量时的 最佳工作点(即曲线线性段的中点) ，试计算测量范围为 1mm 与 3mm 时的灵敏度和线性度4.5 4 3.5 32.5系列12 1.5 1 0.5 00 0.5 1 1.5 2 2.5 3y = 1.6852x - 0.1647R 2 = 0.99761.5 2 4.5 4 3.5 32.5 2 1.5 1 0.5 0 -0.5 00.5 2.51(1)由上图可得系统灵敏度： S= ΔV/ΔW=1.6825V/mm(2)由上图可得非线性误差：当 x=1mm 时:Y=1.6825×1-0.1647=1.5178VΔm =Y- 1.46=0.0578VyFS=2.32Vδf = Δm /yFS × 100%=2.49%当 x=3mm 时:Y=1.6825×3-0.1647=4.4828VΔm =Y-3.84=1.0428VyFS=3.84Vδf = Δm /yFS × 100%=27.15%五、思考题1、电涡流传感器的量程与哪些因素有关，如果需要测量±5mm 的量程应如何设计传感器？答：量程与线性度、灵敏度、初始值均有关系。

机 械 振 动 实 验 指 导 书第一章 实验用传感器原理传感器又叫拾振器，是将机械量（力、位移、速度、加速度等）按比例转化成电量的装置。

我们将要使用的传感器有两类：电涡流式位移传感器；压电式加速度传感器和力传感器。

一、电涡流式位移传感器位移传感器又叫位移计。

电涡流式位移计是一种相对式测量的非接触型传感器，它是通过传感器端部与被测物体之间的距离变化来测量物体振动的位移或振幅的。

在工作时传感器用支架固定在地基上，并与被测物体有一定的初始间隙d 0 ，当被测物体产生振动时，将引起d 0的变化，该变化量经电涡流传感器转换为电信号，然后经前置器输出到位移测量仪上进行测量。

电涡流传感器的基本原理如下图。

在传感器的线圈中有1 MHz 的高频电流通过，它可与被测物体（导体）之间会产生互感，当传感器与被测物体的间距保持在一定范围内时，可以使前置器的输出电压与该距离成正比，从而实现测量。

如果被测物体是非金属材料的，则测量时必须在其表面固定一厚度在0.2mm 以上，直径是传感器2倍以上的金属片。

这种传感器受测量原理的制约，只能用来测量振幅在1mm 以内的振动。

但是，电涡流位移计具有频率范围宽（DC — 10 kHz ）、灵敏度高、结构简单以及非接触测量等优点，因此在工业监测及科研中得到广泛应用。

二、压电式加速度传感器加速度传感器又叫加速度计。

压电式加速度计是一种惯性式传感器，即传感器在使被测物体位移测量仪前置器 接电脑用时固定在被测物体上与被测物体一起振动，测量结果是相对于地球上惯性坐标系的。

惯性式传感器的基本原理在机械振动的教材中已有介绍。

当ω/ωn<<1时，传感器内的质量块相对于其外壳的相对位移正比于被测物体的加速度幅值，因而传感器构成加速度计。

为了扩大加速度计的使用频率上限，应当尽可能提高加速度计本身的固有频率，一般压电式加速度计的固有频率可在20 kHz以上。

压电式加速度计利用压电晶体的压电效应来实现信号转换。