被測(cè)物對(duì)電渦流傳感器測(cè)試數(shù)據(jù)的影響分析

電渦流傳感器屬于一種電感式測(cè)量原理。電渦流效應(yīng)源自振蕩電路的能量。而電渦流需要在可導(dǎo)電的材料內(nèi)才可以形成。給傳感器探頭內(nèi)線(xiàn)圈導(dǎo)入一個(gè)交變電流,可以在探頭線(xiàn)圈周?chē)纬梢粋€(gè)磁場(chǎng)。如果將一個(gè)導(dǎo)體放入這個(gè)磁場(chǎng),根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,導(dǎo)體內(nèi)會(huì)激發(fā)出電渦流。根據(jù)楞茲定律,電渦流的磁場(chǎng)方向與線(xiàn)圈磁場(chǎng)正好相反,而這將改變探頭內(nèi)線(xiàn)圈的阻抗值。這個(gè)阻抗值的變化與線(xiàn)圈到被測(cè)物體之間的距離直接相關(guān)。傳感器探頭連接到控制器后,控制器可以從傳感器探頭內(nèi)獲得電壓值的變化量,并以此為依據(jù),計(jì)算出對(duì)應(yīng)的距離值,電渦流測(cè)量原理可以測(cè)量所有導(dǎo)電材料。由于電渦流可以穿透絕緣體,即使表面覆蓋有絕緣體的金屬材料,也可以作為電渦流傳感器的被測(cè)物體。

那被測(cè)物有哪些特性會(huì)對(duì)傳感器數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響呢？
1.被測(cè)體材料對(duì)傳感器測(cè)量結(jié)果的影響
傳感器特性與被測(cè)體的電導(dǎo)率磁導(dǎo)率有關(guān)，當(dāng)被測(cè)體為導(dǎo)磁材料（如普通鋼、結(jié)構(gòu)鋼等）時(shí)，由于渦流效應(yīng)和磁效應(yīng)同時(shí)存在，且磁效應(yīng)反作用于渦流效應(yīng)，使得渦流效應(yīng)減弱，即傳感器的靈敏度降低。而當(dāng)被測(cè)體為弱導(dǎo)磁材料（如銅，鋁，合金鋼等）時(shí)，由于磁效應(yīng)弱，相對(duì)來(lái)說(shuō)渦流效應(yīng)要強(qiáng)，因此傳感器感應(yīng)靈敏度要高。
銅： 14.9V/mm
鋁： 14.0V/mm
不銹鋼（1Cr18Ni9Ti): 10.4V/mm
45號(hào)鋼： 8.2V/mm
40CrMo鋼： 8.0V/mm
2、被測(cè)體表面加工狀況對(duì)傳感器測(cè)量結(jié)果的影響：
被測(cè)體正對(duì)探頭的表面光潔度也會(huì)影響測(cè)量結(jié)果！不光滑的被測(cè)體表面，在實(shí)際的測(cè)量應(yīng)用中會(huì)帶來(lái)較大的附加誤差，特別是對(duì)于振動(dòng)測(cè)量，誤差信號(hào)與實(shí)際的振動(dòng)信號(hào)疊加一起，并且在電氣上很難分離，因此被測(cè)表面應(yīng)該光潔，不應(yīng)存在刻痕、洞眼、凸臺(tái)、凹槽等缺陷（對(duì)于特意為鍵相器、轉(zhuǎn)速測(cè)量設(shè)置的凸臺(tái)或凹槽除外）。一般對(duì)于振動(dòng)測(cè)量的被測(cè)表面粗糙度要求在0.4um～0.8um之間；對(duì)于位移測(cè)量被測(cè)表面粗糙度要求在0.4um～1.6um之間。如果不能滿(mǎn)足，需要對(duì)被測(cè)面進(jìn)行衍磨或拋光。
3、被測(cè)體表面殘磁效應(yīng)對(duì)傳感器的影響：
電渦流效應(yīng)主要集中在被測(cè)體表面，如果由于加工過(guò)程中形成殘磁效應(yīng)，以及淬火不均勻、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(huì)影響傳感器特性。在進(jìn)行振動(dòng)測(cè)量時(shí)，如果被測(cè)體表面殘磁效應(yīng)過(guò)大，會(huì)出現(xiàn)測(cè)量波形發(fā)生畸變。
4、被測(cè)體表面鍍層對(duì)傳感器的影響：
被測(cè)體表面的鍍層對(duì)傳感器的影響相當(dāng)于改變了被測(cè)體材料，視其鍍層的材質(zhì)、厚薄，傳感器的靈敏度會(huì)略有變化。
5、被測(cè)體表面尺寸對(duì)傳感器的影響：
由于探頭線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)范圍是一定的，而被測(cè)體表面形成的渦流場(chǎng)也是一定的。這樣就對(duì)被測(cè)體表面大小有一定要求。為了防止電渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)影響儀器的正常輸出安裝時(shí)傳感器頭部四周必須留有一定范圍的非導(dǎo)電介質(zhì)空間，如果在某一部位要同時(shí)安裝兩個(gè)以上的傳感器，就必須考慮是否會(huì)產(chǎn)生交叉干擾，兩個(gè)探頭之間一定要保持規(guī)定的距離。
通常，當(dāng)被測(cè)體表面為平面時(shí)，以正對(duì)探頭中心線(xiàn)的點(diǎn)為中心，被測(cè)面直徑應(yīng)大于探頭頭部直徑的1.5倍以上；當(dāng)被測(cè)體為圓軸且探頭中心線(xiàn)與軸心線(xiàn)正交時(shí)，一般要求被測(cè)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(huì)下降，被測(cè)體表面越小，靈敏度下降越多。當(dāng)被測(cè)體表面大小與探頭頭部直徑相同，其靈敏度會(huì)下降到72%左右。被測(cè)體的厚度也會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。被測(cè)體中電渦流場(chǎng)作用的深度由頻率、材料導(dǎo)電率、導(dǎo)磁率決定。因此如果被測(cè)體太薄，將會(huì)造成電渦流作用不夠，使傳感器靈敏度下降，一般要求厚度大于0.1mm以上的鋼等導(dǎo)磁材料及厚度大于0.05mm以上的銅、鋁等弱導(dǎo)磁材料，則靈敏度不會(huì)受其厚度的影響。

審核編輯 黃宇