电涡流式位移传感器原理是什么？

电涡流式位移传感器原理是什么？

1、工作原理是电涡流效应。当接通传感器系统电源时，在前置器内会产生一个高频信号，该信号通过电缆送到探头的头部，在头部周围产生交变磁场H1。如果在磁场H1的范围没有金属导体接近，则发射到这一范围内的能量都会被释放   
2、反之，如果有金属导体接近探头头部，则交变磁场H1将在导体的表面产生电涡流场，该电涡流场也会产生一个方向与H1相反的交变磁场H2。   
3、由于H2的反作用，就会改变探头头部线圈高频电流的幅度和相位，即改变了线圈的有效阻抗。这种变化既与电涡流效应有关，又与静磁学效应有关，既与金属导体的电导率、磁导率、几何形状、线圈几何参数、激励电流频率以及线圈到金属导体的距离参数有关。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。   
4、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，由麦克斯韦尔公式，可以求得此函数为一非线形函数，其曲线为“S”型曲线，在一定范围内可以近似为一线形函数。于此，通过前置器电子线路的处理，将线圈阻抗Z的变化，即头部体线圈与金属导体的距离D的变化转化成电压或电流的变化。
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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。

电涡流测量原理是一种非接触式测量原理。这种类型的传感器特别适合测量快速的位移变化，且无需在被测物体上施加外力。而非接触测量对于被测表面不允许接触的情况，或者需要传感器有超长寿命的应用领用意义重大。 严格来讲，电涡流测量原理应该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提供一个交变电流，可以在传感器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，导体内会激发出电涡流。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值。而这个阻抗值的变化与线圈到被测物体之间的距离直接相关。传感器探头连接到控制器后，控制器可以从传感器探头内获得电压值的变化量，并以此为依据，计算出对应的距离值。电涡流测量原理可以运用于所有导电材料。由于电涡流可以穿透绝缘体，即使表面覆盖有绝缘体的金属材料，也可以作为电涡流传感器的被测物体。独特的圈式绕组设计在实现传感器外形极致紧凑的同时，可以满足其运转于高温测量环境的要求。 所有德国米铱公司的电涡流传感器都可以承受有灰尘，潮湿，油污和压力的测量环境。尽管如此，电涡流传感器的使用也有一些限制。举例来讲额，对于不同的应用，都需要做相应的线性度校准。而且，传感器探头的输出信号也会受被测物体的电气和机械性能影响。然而，正是这些使用过程中的限制，使米铱公司的电涡流传感器拥有达到纳米级别的分辨率。目前，德国米铱公司电涡流传感器可以满足100µm到100mm的测量量程。根据量程的不同，安装空间也可以达到2mm到140mm的范围。