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电涡流传感器的研究与探讨

2020-01-03

电涡流(又称:傅科电流) 传感器(transducer)是基于涡流效应的新型传感器。由于它具有结构简单、抗 干扰能力强、测量精度高、非接触、响应速度快、不受油污等介质(起决定作用的物质)影响等优点,因而得到了广泛(extensive)的应用。但目前的电涡流位移传感器存在着测量范围小,传感器存在非线性问题,这给传感器的应用造成了一定的影响。

电涡流(又称:傅科电流) 测位移系统一般由电涡流位移传感器(transducer)、信号测量电路、数据(data)处理显示装置等部分组成,分别负责位移信号的检测、检测信号处理和转换、数据的处理和显示等功能。振动在线监测可通过对机器或结构在工作状态振动的下状态监测,对机器或结构可进行故障诊断、环境控制、等级评定;测量机器或结构的受迫振动获得被测对象的动态性能:固有频率、阻尼、响应、模态等信息,找出薄弱环节,通过改进设计提高其抗振能力,或通过隔振处理改善机械的工作环境和性能。其中电涡流传感器和信号测量电路直接负责前端被测位移信号的检测获取(obtain)和转换,是整个涡流测位移系统可靠工作的保证,直接关系到涡流测位移系统的测位移性能。由于信号测量电路得到的数据和位移之间是非线性关系,且因为电涡流效应的特性导致传感器的线性量程很小。

电涡流(又称:傅科电流) 传感器(transducer)侧位移实验(experiment)基本原理:

通过交变电流(Electron flow)的线圈(winding)产生交变磁场(定义:传递实物间磁力作用的场),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(Electron flow),该电流在金属体内自行闭合,并呈旋涡状,故称为涡流(又称:傅科电流) 。地震传感器当地面存在机械振动时,线圈对磁铁做相对运动而切割磁力线,根据电磁感应原理,线圈中产生感生电动势,且感生电动势的大小与线圈和磁铁的相对运动速度成正比,线圈输出的模拟电信号与地面机械振动的速度变化规律是一致的。地震传感器把传输到地面或水中的地震波转换成电信号的机电转换装置,它是地震仪野外数据采集的关键部件。陆上地震勘探普遍使用电动式检波器,海上地震勘探普遍采用压电式检波器。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(frequency)及线圈与金属体表面的距离x等参数(parameter)有关。电涡流的产生必然要消耗(consume)一部分磁场能量,从而改变磁线线圈阻抗,涡流传感器(transducer)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),当线圈与金属以表面的距离x以外的所有参数一定时可以进行位移测量。


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