DH系列电涡流位移传感器

应用领域
传感器广泛应用于电力、石油、化工、冶金等科研单位。对汽轮机、水轮机、鼓风机、压缩机、空分机、齿轮箱、大型冷却泵等大型旋转机械轴的径向振动、轴向位移、键相器、轴转速、胀差、偏心、以及转子动力学研究和零件尺寸检验等进行在线测量和保护。

三、技术规格
涡流传感器系统执行的标准：
传感器系统严格执行美国石油协会API670标准

灵敏度

横坐标：探头直径　　 纵坐标：输出方式

线性量程、线性范围、线性误差、被测面积直径

传感器系统技术特性

1）.温度稳定性
● 探头、延伸电缆、前置器受温度影响小，性能指标稳定；
● 探头线圈采用特殊合金元素材料制成，温度漂移系数小；
● 延伸电缆采用稀有合金元素材料制成，温度漂移系数小；
● 前置器设计了多处线性/温度漂移补偿电路。
2）.兼容性和互换性
● 电涡流探头、延伸电缆、前置器的零部件可互换，互换后的非线误差仍优于±1%，灵敏度偏差优于±1%。
3）.防腐蚀性和可靠性
● 延伸电缆与探头、前置器的连接头采用锁紧装置结构，有效防止现场接头松动造成测量误差；
● 延伸电缆及探头的接头可选用不锈钢材料，以适用在化工等强腐蚀性环境中使用；
● 探头头部线圈和电缆连接处采用真空超声波焊接技术，有效防止合金线圈接头处老化，大大延长了探头的使用寿命；
● 前置器有接线容错保护功能，防止因错接线而损坏前置器；
● 铠装结尾处和电缆接触处有特殊结构，防止划伤电缆线；
● 探头线圈保护罩选用PPS工程塑料（耐温250℃）与探头线圈注塑成型，防止线圈松动，降低探头温度漂移系数；
● 探头和探头壳体连接处有特殊锁紧铠装结构和密封装置，可有效防止油污从铠装和电缆或铠装和聚四氟保护管键渗出。
4）.抗干扰性
● 前置器专门设计抗无线电波、抗电磁场干扰功能；
● 前置器有防雷击、抑制电网尖峰干扰的可靠能力；
● 延伸电缆采用双屏蔽电缆线，更大程度地减少了外界电磁噪声的干扰。
5）探头的特性
▲ 概述：传感器探头是传感器系统的一个必要组成部分，它是采集、感受被测体信号的重要部分，它能地探测出被测体表面相对于探头端面间隙的变化。通常探头又由以下几个部分组成：
u 线圈
u 线圈保护套
u 不锈钢壳体
u 高频电缆
u 高频电缆接头

▲ 各组成部分功能特点
u 线圈：探头的部分，整个传感器系统的敏感元件。探头线圈采用特殊合金元素材料，具有极小的温度漂移系数。

u 线圈保护罩：探头线圈保护罩采用PPS○注材料，通过“模具成型"和“二次真空注塑工艺"将线圈很好地密封在头部保护罩内，以保证线圈长时间不受氧化，可在恶劣的环境中稳定地工作。同时，探头头部保护罩和壳体连接应用了锁紧技术，防止保护罩松动。

注释：PPS为工程塑料，具有耐高低温、抗腐蚀、高强度和高韧性的特点。

u 不锈钢壳体：用于连接保护罩和现场安装需要。探头壳体内部采用特殊结构，有效地将壳体、胶、保护罩凝结成一体；壳体材料为不锈钢，通常壳体上有标准螺纹和两个紧固螺母；为了适应不同的安装要求，备有光面壳体和不同尺寸、螺距的壳体供选择。

u 高频电缆：用于连接探头头部到前置器。高频电缆选用双屏蔽电缆，电缆芯线采用合金材料制成，是耐高温的射频同轴电缆。通常约定电缆长度有（0.5m、1.5m、1.0m、2.0m、4.0m、5.0m、6.0m、8.0m、9.0m、10.0m）供用户选择。如需选择延伸电缆，则必须确保系统总的电缆长度（探头电缆线线长+延伸电缆线长）为（3.5m、4.0m、4.5m、5.0m、5.5m、6.0m、6.5m、7.0m、7.5m、8.0m、8.5m、9.0m、9.5m、10.0m）。根据现场的应用环境需要，探头所带电缆可配不锈钢铠装管(外加聚四氟管（耐高温350℃）)，以保护电缆不受损坏和防止过线孔漏油。

u 高频电缆接头：选用黄金锁紧接头或不锈钢锁紧接头，球面针设计，接触电阻小，可靠性高。壳体尾部的出线孔采用圆弧过度，保证电缆线不在此处扭伤。

▲ 探头的抗腐蚀性
探头头部材料：PPS工程塑料；壳体材料：1Cr18Ni9Ti耐酸碱不锈钢；电缆外表皮材料：聚四氟乙烯，这些材料可以抵抗绝大多数化学物质的腐蚀，但有些化学物质仍可能会对探头造成腐蚀，安装时应注意被测体的环境是否安全。
对探头的抗腐蚀性说明：
■探头可以连续接触下列物质：
空气、水、汽油、酒精、润滑油、、硫酸、氢氧化钠
■探头不可以连续接触下列物质：
无氧水、苯甲酸、硝酸、二氧化碳（过量）、磷（湿的）、、、二氧化硫、98%硫酸、盐酸
■探头的高压、高温环境
探头头部能承受14Mpa的压力，一般型探头能承受220℃的温度环境。

6）.前置器的特性
▲ 概述：前置器内部的高频电子线路为探头线圈提供高频交流激励信号，探头线圈能感应到探头端面与被测面的相对位移（间隙）变化，前置器将探头探测到的相对位移变化线性转换为对应的电压或电流输出。
前置器的结构具有绝缘装置以减少形成地面回路的可能性。前置器的外壳结构可以保护黄金锁紧接头不会因为前置器由于不慎由高处跌落而造成的损伤。
前置器有底板螺钉安装或35mm标准导轨安装方式供选择，方便更换。
▲ 主要性能指标
● 特点
■ 前置器外形尺寸、安装尺寸、安装方式一致（可参考后图）。
■ 同类规格前置器互换后的非线性误差仍＜±1%，灵敏度偏差＜±1%。
● 技术指标
■ 被测目标材料：AISI 4140钢（42CrMo4）
■ 电源：-23～-27VDC（-2～-18VDC或-4～-20VDC输出）；22～26VDC（4～20mA输出）；±12～±15VDC（0～5V或-5～+5V或-10～+10V输出）
■ 频响：0～10KHz
■ 温度范围：-25～85℃ 
■ 本安设计
● 安装方式选择
■ 底板螺钉安装
■ 35mm标准导轨安装
● 使用注意事项
■ 为保证每套传感器都工作在线性状态，每个前置器应匹配对应的探头规格，如前置器标牌上有11mm字样，它只能匹配Φ11探头；
■ 前置器标牌上标注了前置器对应的系统电缆长度，即探头电缆长度与延伸电缆长度之和；
■ 前置器标牌上标注了前置器的灵敏度及输出方式，不同探头规格、不同输出方式的前置器的灵敏度不同；
■ 前置器有错误接线保护（容错保护）；
■ 前置器的消耗电流﹤10mA（负电源型，正负电源型）；
■ 前置器线性起始点为-2.00V；
■ 前置器输出纹波＜10mV（P-P）（负电源型，正负电源型）

7）.电缆的特性
延伸电缆是为了安装方便而设计的、与探头电缆通过接头进行连接的那部分电缆，它是传感器系统的组成部分。延伸电缆用于增加探头头部到前置器之间信号传输的距离。延伸电缆的长度加上探头本身所带电缆的长度之和即为传感器系统电缆的长度。
电缆的长度可选：3.0m、3.5m、4.0m、4.5m、5.0m、5.5m、7.0m、7.5m、8.0m、8.5m、9.0m、9.5m。
STV7延伸电缆有两种接头可供选择：黄金锁紧接头或不锈钢接头（在化工行业等具有强腐蚀性气体的环境中，推荐选用不锈钢接头）。
STV7延伸电缆和探头电缆都采取双层屏蔽：电缆线外壳采用软管铠装保护；软管外面还套有一层绝缘的特氟龙外皮。STV7的编织铠装和装在某些类型电缆上的不锈钢铠装不同，它在保护内部电缆不被损伤的同时也可防止地面回流问题对其造成伤害。

8）.被测体对传感器系统的影响
▲ 传感器系统的校准及其，取决于被测体的一些特性：
u 被测体材料
u 被测体表面尺寸
u 被测体表面磁效应
u 被测体表面平整度
u 被测体表面镀层材质
▲ 被测体材料对电涡流传感器特性的影响
传感器特性与被测体的电导率、磁导率有关。当被测体为导磁材料（如普通钢、结构钢等）时，由于涡流效应和磁效应同时存在，磁效应反作用于涡流效应使得涡流效应弱，因此传感器的灵敏度降低；而当被测体为弱导磁材料（如铜、铝、合金钢等）时，由于磁效应弱、涡流效应相对强，因此传感器感应灵敏度高。
下表列出同一套Φ8探头传感器测量几种典型材料的输出平均灵敏度：
AISI41410 7.87（8.0）mV/um
45#钢 7.97（8.1）mV/um
不锈钢 10.41 mV/um
铝 14.1 mV/um
铜 15.0 mV/um
▲ 被测体表面尺寸对电涡流传感器系统特性的影响
由于探头线圈产生的磁场范围及被测体表面形成的涡流场都是一定的，这样就对被测体表面大小有一定要求。通常，当被测体表面为平面时，以正对探头中心线的点为中心，被测面直径应大于探头头部直径的1.5倍以上；当被测体为圆轴且探头中心线与轴心线正交时，一般要求被测轴直径为探头头部直径的3倍以上，否则传感器的灵敏度会下降，被测体表面越小，灵敏度下降越多。
被测体的厚度也会影响测量结果，被测体中电涡流场作用的大小由频率、材料导电率、导磁率决定，因此如果被测体太薄，将会造成电涡流作用不够，使传感器灵敏度下降。一般要求被测体使用厚度大于0.1mm以上的钢等导磁材料或厚度大于0.05mm以上的铜、铝等弱导磁材料，则灵敏度不会受其厚度的影响。
▲ 被测体表面磁效应对电涡流传感器系统特性的影响
电涡流效应主要集中在被测体表面，如果由于加工过程中形成残磁效应或淬火不均匀、硬度不均匀、金相组织不均匀、结晶结构不均匀等都会影响传感器性能。
API670标准推荐被测体表面残磁不超过0.5微特斯拉。在进行振动测量时，如果被测体表面残磁效应过大，会出现测量波形发生畸变。
▲ 被测体表面平整度对电涡流传感器系统特性的影响
不规则的被测体表面，会给实际的测量带来附加误差，因此要求被测体表面应平整光滑，不应存在凸起、洞眼、划痕、凹槽等缺陷。一般来说，对于振动测量的被测表面粗糙程度要求在0.4um～0.8um之间，对于位移测量则要求在0.4um～1.6um之间。
▲ 被测体表面镀层材料对电涡流传感器系统特性的影响
被测体表面的镀层对传感器的影响相当于改变了被测体材料。镀层的材质、薄厚会略微改变传感器的灵敏度。因为探头能探测到被测体表层材质之下，其灵敏度会受镀层厚度及其特性的影响，一般要求镀层一定要均匀，并且有一定的厚度。