現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)測(cè)試采用的傳感器一般有非接觸式電渦流傳感器、速度傳感器、加速度傳感器和復(fù)合傳感器(由一個(gè)非接觸傳感器和一個(gè)慣性傳感器組成)四種。每一種傳感器都有它們固有的頻響特性,這些特性決定了其工作范圍。如果采用的傳感器在超出其線性頻響區(qū)域工作時(shí),測(cè)量得到的讀數(shù)會(huì)產(chǎn)生較大偏差。下表列出了振動(dòng)測(cè)量常用的一些傳感器的性能和適用范圍及優(yōu)缺點(diǎn)。電渦流傳感器能靜態(tài)和動(dòng)態(tài)地非接觸、高線性度、高分辨力地測(cè)量被測(cè)金屬導(dǎo)體距探頭表面的距離。它是一種非接觸的線性化計(jì)量工具。電渦流傳感器以其長(zhǎng)期工作可靠性好、測(cè)量范圍寬、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、分辨率高、響應(yīng)速度快、抗干擾力強(qiáng)、不受油污等介質(zhì)影響等優(yōu)點(diǎn),在大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)與故障診斷中得到廣泛應(yīng)用。
根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)原理,塊狀金屬導(dǎo)體置于變化的磁場(chǎng)中或在磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)(與金屬是否塊狀無(wú)關(guān),且切割不變化的磁場(chǎng)時(shí)無(wú)渦流),導(dǎo)體內(nèi)將產(chǎn)生呈渦旋狀的感應(yīng)電流,此電流叫電渦流,以上現(xiàn)象稱(chēng)為電渦流效應(yīng)。根據(jù)電渦流效應(yīng)制成的傳感器稱(chēng)為電渦流式傳感器。
前置器中高頻振蕩電流通過(guò)延伸電纜流入探頭線圈,在探頭頭部的線圈中產(chǎn)生交變的磁場(chǎng)。當(dāng)被測(cè)金屬體靠近這一磁場(chǎng),則在此金屬表面產(chǎn)生感應(yīng)電流,與此同時(shí)該電渦流場(chǎng)也產(chǎn)生一個(gè)方向與頭部線圈方向相反的交變磁場(chǎng)。由于其反作用,使頭部線圈高頻電流的幅度和相位得到改變(線圈的有效阻抗),這變化與金屬體磁導(dǎo)率、電導(dǎo)率、線圈的幾何形狀、幾何尺寸、電流頻率以及頭部線圈到金屬導(dǎo)體表面的距離等參數(shù)有關(guān)。通常假定金屬導(dǎo)體材質(zhì)均勻且性能是線性和各項(xiàng)同性,則線圈和金屬導(dǎo)體系統(tǒng)的物理性質(zhì)可由金屬導(dǎo)體的電導(dǎo)率б、磁導(dǎo)率ξ、尺寸因子τ、頭部體線圈與金屬導(dǎo)體表面的距離D、電流強(qiáng)度I和頻率ω參數(shù)來(lái)描述。線圈特征阻抗可用Z=F(τ,ξ,б,D,I,ω)函數(shù)來(lái)表示。通常我們能做到控制τ,ξ,б,I,ω這幾個(gè)參數(shù)在一定范圍內(nèi)不變,線圈的特征阻抗Z就成為距離D的單值函數(shù)。整個(gè)函數(shù)是一非線性的,函數(shù)特征為“S”型曲線,可以選取它近似為線性的一段。通過(guò)前置器電子線路的處理,將線圈阻抗Z的變化即頭部體線圈與金屬導(dǎo)體的距離D的變化轉(zhuǎn)化成電壓或電流的變化。輸出信號(hào)的大小隨探頭到被測(cè)體表面之間的間距而變化。當(dāng)傳感器與被測(cè)物體的表面間隙較小時(shí),電渦流也較強(qiáng),阻抗較大,傳感器***終的輸出電壓變小。當(dāng)傳感器與被測(cè)物體的表面間隙變大時(shí),電渦流變?nèi)?,阻抗變小,傳感?**終的輸出電壓變大。渦流的強(qiáng)弱與間隙的大小成正比,因而,傳感器的輸出與振動(dòng)位移成正比。電渦流傳感器就是根據(jù)這一原理實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬物體的位移、振動(dòng)等參數(shù)的測(cè)量。