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被測物對電渦流傳感器測試數(shù)據(jù)的影響分析

來源：m.waterscl.cn | 發(fā)布時間：2024年11月25日

電渦流傳感器屬于一種電感式測量原理。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)線圈導(dǎo)入一個交變電流,可以在探頭線圈周圍形成一個磁場。如果將一個導(dǎo)體放入這個磁場,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,導(dǎo)體內(nèi)會激發(fā)出電渦流。根據(jù)楞茲定律,電渦流的磁場方向與線圈磁場正好相反,而這將改變探頭內(nèi)線圈的阻抗值。這個阻抗值的變化與線圈到被測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),計算出對應(yīng)的距離值,電渦流測量原理可以測量所有導(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物體。

那被測物有哪些特性會對傳感器數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響呢？

1.被測體材料對傳感器測量結(jié)果的影響
傳感器特性與被測體的電導(dǎo)率磁導(dǎo)率有關(guān)，當(dāng)被測體為導(dǎo)磁材料（如普通鋼、結(jié)構(gòu)鋼等）時，由于渦流效應(yīng)和磁效應(yīng)同時存在，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)被測體為弱導(dǎo)磁材料（如銅，鋁，合金鋼等）時，由于磁效應(yīng)弱，相對來說渦流效應(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號鋼： 8.2V/mm， 40CrMo鋼：8.0V/mm

2、被測體表面加工狀況對傳感器測量結(jié)果的影響：

被測體正對探頭的表面光潔度也會影響測量結(jié)果！不光滑的被測體表面，在實際的測量應(yīng)用中會帶來較大的附加誤差，特別是對于振動測量，誤差信號與實際的振動信號疊加一起，并且在電氣上很難分離，因此被測表面應(yīng)該光潔，不應(yīng)存在刻痕、洞眼、凸臺、凹槽等缺陷（對于特意為鍵相器、轉(zhuǎn)速測量設(shè)置的凸臺或凹槽除外）。一般對于振動測量的被測表面粗糙度要求在0.4um～0.8um之間；對于位移測量被測表面粗糙度要求在0.4um～1.6um之間。如果不能滿足，需要對被測面進(jìn)行衍磨或拋光。

3、被測體表面殘磁效應(yīng)對傳感器的影響：

電渦流效應(yīng)主要集中在被測體表面，如果由于加工過程中形成殘磁效應(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)不均勻等都會影響傳感器特性。在進(jìn)行振動測量時，如果被測體表面殘磁效應(yīng)過大，會出現(xiàn)測量波形發(fā)生畸變。

4、被測體表面鍍層對傳感器的影響：

被測體表面的鍍層對傳感器的影響相當(dāng)于改變了被測體材料，視其鍍層的材質(zhì)、厚薄，傳感器的靈敏度會略有變化。

5、被測體表面尺寸對傳感器的影響：

由于探頭線圈產(chǎn)生的磁場范圍是一定的，而被測體表面形成的渦流場也是一定的。這樣就對被測體表面大小有一定要求。為了防止電渦流產(chǎn)生的磁場影響儀器的正常輸出安裝時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安裝兩個以上的傳感器，就必須考慮是否會產(chǎn)生交叉干擾，兩個探頭之間一定要保持規(guī)定的距離。
通常，當(dāng)被測體表面為平面時，以正對探頭中心線的點為中心，被測面直徑應(yīng)大于探頭頭部直徑的1.5倍以上；當(dāng)被測體為圓軸且探頭中心線與軸心線正交時，一般要求被測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下降，被測體表面越小，靈敏度下降越多。當(dāng)被測體表面大小與探頭頭部直徑相同，其靈敏度會下降到72%左右。被測體的厚度也會影響測量結(jié)果。被測體中電渦流場作用的深度由頻率、材料導(dǎo)電率、導(dǎo)磁率決定。因此如果被測體太薄，將會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，則靈敏度不會受其厚度的影響。

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