屏蔽式电涡流传感器

一.电涡流传感器工作原理及特性    

电涡流传感器的基本工作系统由被测体、探头、延伸电缆、前置器构成。前置器产生高频振荡电流通过延伸电缆流入探头线圈，线圈会产生轴向磁场，当被测金属体靠近这个磁场，在被测金属表面产生涡流（电涡流的强弱随探头与被测体表面之间距离的变化而变化），从而引起线圈Q值变化。距离小时电涡流作用强，线圈Q值小；距离大时电涡流作用弱，线圈Q值大。在实际应用中，将线圈Q值的变化经前置器检波、放大转化成电压的变化。实现将机械位移(间隙)值转换成电压值。

电涡流位移传感器工作原理图

 综上，电涡流传感器工作系统中被测体的材质与测量结果密切相关。

 ● 被测体材料对传感器特性影响：

位移 (mm)

                          材料影响数据曲线

订货时用户必须注名被测体材料、形面、尺寸等。如用户没有在合同中约定，出厂校验时均将45#钢作被测体材料，被测体平面直径尺寸以大于或等于3倍探头直径进行校准。

二.电涡流传感器特点

• 可靠性：

  =探头头部体选用PPS工程塑料并通过模具成型。保证探头具有高强度、耐高温(220℃)、抗腐蚀性能；不易碰坏、碰到某些化学药品也不会被腐蚀；保证了探头的可靠性；

  =探头信号输出使用的同轴电缆和延伸同轴电缆选用进口宽温度范围电缆(-55℃～200℃)；电缆强度高、电气特性一致性好（有利于减小互换性误差）；

  =电缆接头选用进口标准插头座，接触电阻小，可靠性增加；

  =前置器输出端子有容错和过载保护，即使接错线不会引起前置器的电路损坏；

  =前置器有防雷击、抑制电网尖峰干扰能力，使前置器更安全；

  ▲温度的稳定性和精度：

  =依靠先进的补偿电路使探头线圈和电缆温度变化的影响，在(-22℃～120℃)温度范围内，其最大偏差小于±5 % (包含线性、灵敏度偏差)；

  =探头灵敏度误差±3%；

  =探头线性误差±1%；

  =频率响应DC～10 kHz

  =分辨率1um

  三.电涡流位移传感器技术参数

  =系列电涡流传感器工作环境的基本要求：

  探头-30℃～150℃、延伸电缆在-30℃～200℃，前置器在-30℃～80℃；相对湿度95%环境中，长期工作不损坏。

  =电源：-24VDC±10%

  =外形尺寸：80 mm×60mm×30mm

  =安装采用导轨安装或螺钉安装。

   

   

  四．现场安装调试

  （一）探头安装的一般步骤

  1.屏蔽探头安装不同的位置和探头安装面的材质对传感器的灵敏度和精度影响较大，因此在安装探头时必须将探头和固定面绝对齐平。

  2、测试有误差时，测量偏大适当将探头前移，用扳手拧壳体后面四边形调试，每次调整角度不超过45度。测量偏小，将探头后移，每次调整角度不超过45度。

  3、探头安装位置确认后，必须将两个螺母拧紧。

   

  （二）延伸电缆安装

  作为联接探头与前置器的中间部件，延伸电缆的安装应保证其在使用过程中不易受到损坏。通常采用管道铺设，否则应采用带铠装的延伸电缆。另外应将过长的电缆线盘成直径不小于50mm的圆环用绑绳扎紧后，用压片将其固定，不能随意剪断过长的电缆。

  在选型时，应保证延伸电缆的长度加探头电缆长度之和大于探头安装处到前置器安装处的距离，而且通常前置器都是集中在安装机器的同一侧。

  延伸电缆转接头的密封与绝缘

  延伸电缆的外表皮是用聚塑料绝缘和密封的，探头的内部结构也已经绝缘，但是延伸电缆和探头电缆的接头是和信号“地"相接的，而且不具有密封性。由于延伸电缆转接头和探头电缆高频接头的联接处通常是悬空在接线盒里，为了避免联接处和机壳接触以及加强其密封性，应该对联接处进行绝缘保护。一种较好的方法是采用热缩套管收缩包裹。在产品出厂时本公司作为附件按每个探头100mm长提供了一节φ8透明热缩套管，现场安装时剪下约50mm长的一节，接好接头后，将套管套在接头处，用电吹风将其加热收缩即可。这样还能起到防止接头松动的作用。如果需要脱开接头，只要用刀片小心将热缩套管划开，再次联接接头则另剪一节完好的未收缩套管套上后收缩。

  铺设延伸电缆管道：为了保护电缆不易被损坏，通常采用管道铺设延伸电缆。

  延伸电缆安装的一般步骤

1. 检查延伸电缆的长度                                                             

   检查延伸电缆长度是否与探头和前置器要求配套，延伸电缆长度加上探头所带电缆长度应该与前置器要求的电缆长度一致，除非特殊规格，延伸电缆长度加上探头所带电缆长度为5m或9m。如果是成套订货，通常在出厂校验单上表明了作为系统校验的探头、延伸电缆、前置器的型号和编号，对照出厂校验单上产品编号组成系统。

2. 标记延伸电缆

   在延伸电缆的两端分别进行特订标记（如1#瓦水平振动等）来说明其作用以及区分多套传感器各部分间联接关系、电缆两端应作标记以便在多根电缆头中进行分辩，这种标记应该防油、防水。

3. 铺设延伸电缆

   如果采用管道铺设则应预先将管道安装好，并检查管道内应干净，无尖锐凸起或粗糙表面，以防污染和划伤电缆，将电缆穿过管道时，首先应该用橡皮套（产品出厂时每一个接头都套有一个）套上需要塞进管道一端的接头（是转接头还是高频接头，视乎从管道的哪端开始塞进延伸电缆；从靠近前置器安装盒开始，则转接头塞入管道；从靠近探头接线盒开始，则是高频接头塞入管道），以保护接头不会被污染。

   如果不用管道铺设，则需要选用带铠装的延伸电缆。安装时可采用线夹之类的东西将延伸电缆固定在较安全的地方，以减少电缆可能被损伤的机会。

   ④联接延伸电缆

   将延伸电缆的转接头穿到探头接线盒内，并套上一节约50mm长的φ8透明热缩套管后，将延伸电缆转接头与探头电缆高频接头联接并拧紧，把热塑套管移到联接处，使联接处两边的热缩套管长度一样，再用750W电吹风加热热塑管，使其收缩包紧接头。

   （三）前置器的安装

   作为传感器系统的信号处理部件，前置器对工作环境的要求要比探头严格得多，通常将它安装在远离危险区，其周围环境应该无腐蚀气体、干燥震动小，环境温度与室温相差不大。为了保证前置器工作安全可靠，有必要采用专用前置器安装盒。本公司可以为您提供具有防爆合格证的防爆安装盒和普通金属安装盒，并已按前置器安装尺寸加工好前置器安装导轨。

   前置器安装盒在使用前，应该用压缩空气加以净化，以保证盒内没有残存的液体和金属屑，否则金属屑可能会导致前置器接线端子短路。过长的探头或延伸电缆应该固定在不接触前置器的地方。

   为了防止不同地电位造成的干扰，必须采用单点接地。为了屏蔽外界干扰，前置器外壳直接与系统电气相接，因此应该将前置器安装盒及安装螺钉及前置器外壳绝缘。在设计制造前置器已增加了绝缘底板，不必考虑前置器的绝缘问题。

   API670标准建议把前置器安装盒都安装在机器的同一侧，以便于铺设电缆和维修检查。

   （四）系统连接

   系统连接包括将传感器探头、延伸电缆（如果有的话）、前置器以及监测仪表这间的电气连接，以组成能投入工作的测量系统。探头、延伸电缆、前置器之间是通过将其标准的高频接头连接；前置器与监测仪表之间用三芯屏蔽电缆连接。通常将其中的红色线接电源（Ut端），黑色线接信号地（COM端），黄色线接信号输出（OUT端）。这种各色电线的分配是按16AG型多芯屏蔽电缆说明的，如果采用其它型号的电缆，将有所不同，但在接线时应该统一，以免由于混乱而接错线，屏蔽电缆的屏蔽层需在接监测仪表一端单点接地。

   前置器到监测仪表之间最长不得超过300m，否则信号衰减将会过大。

    

   五.校准与维修

   本章主要说明何时该对传感器系统进行校准，以及发生故障时，如何对传感器系统进行维修。

   （一）校准

   什么情况下应该对传感器进行重新校准

   =传感器长期不使用达一年以上；

   =传感器连续使用两年；

   =被测体材料与出厂校准材料不符；

   =排除故障后。

   准装置与设备

   =位移校准器

   =千分尺

   =数字万用表

   =直流稳压电源

   以上工具、设备，本公司均可提供。

   校准步骤

   =选择与被测体材料相同的试件安装好。

   =装好探头、千分尺（量程应大于传感器量程20%）。

   =将直流稳压电源的供电电压调到传感器系统所需电压范围。

   =分别将稳压电源、数字万用表、探头、电缆接到前置器上

   =旋转千分尺调节钮，使探头与试件平面紧贴，再将探头头部与试件间距离到传感器线性起始距离。

   =打开电源，旋转千分尺调节钮，以十分之一量程为间隔，记录传感器输出电压或电流值。

   =计算传感器灵敏度与线性误差。

   =如果非线性度、灵敏度等指标超差，则请联络本公司，由专业技术人员进行调节。

   （二）故障与维修

   传感器系统在校准或工作中出现不正常现象时，首先自行初步检查，问题严重时，请联络本公司。

   初步检查步骤

   =系统检查

4. 接线端子接线是否接错；

5. 接线是否短路；

6. 电源电压是否正确；

7. 测量仪器是否短路或开路。

   =探头检修

8. 探头高频插头和探头头部是否干净，如有脏物，请有酒精擦洗。

9. 延伸电缆（如果有延伸电缆的话）是否短路或开路，如有故障，应更换延伸电缆。

10. 检查探头是否短路或开路：先将延伸电缆脱开（如果有），然后用数字万用表测量探头高频插头外壳间电阻值，其正常数值应在2.0～15.0Ω之间，如果电阻值很小（小于1.0Ω），则说明此探头出现短路；如果测得的电阻值非常大（大于100Ω），说明此探头已开路或接触不良。当有上述两种情况时，就得更换探头。

    =前置器检修

    1)先检查探头和延伸电缆是否与前置器配套。如果有延伸电缆，一定要将延伸电缆接上。

    2)将判定完好的探头与前置器相连。当探头头部紧靠金属导体时，前置器的输出值应该最小；当探头头部远离金属导体时，前置器的输出值应该最大。否则就可以判定此前置器已损坏，或者传感器系统接触不良，这时应该对系统进行修理或更换前置器。