电涡流传感器完整简介

一、定义

电涡流传感器（Eddy Current Sensor），基于电涡流效应实现测量，属于非接触式电磁类传感器，仅可检测金属导电材料，是工业转子监测、精密位移测量的核心仪表。

电涡流探头实物

二、核心工作原理（电涡流效应）

1. 前置器输出高频交变电流，经电缆送入探头线圈，产生原交变磁场 H₁；

2. 磁场覆盖金属导体时，金属表层感应出环形闭合电流 ——电涡流；

3. 电涡流生成反向磁场 H₂，抵消原磁场，使探头线圈等效阻抗、电感、谐振频率发生改变；

4. 电路采集阻抗变化量，标定后换算为距离、振动、厚度等物理量。

影响测量的关键变量

线圈阻抗函数：Z=f(d,σ,μ,f)

· d：探头与金属间距（主要测量量）

· σ：金属电导率（铜、铝、钢差异大）

· μ：金属磁导率（铁磁材料干扰显著）

· f：线圈激励频率（1kHz～2MHz）

工程使用时固定材质、频率，仅把间距 d 作为变量，实现线性测量。

三、系统组成（整套三部件）

1. 探头：头部内置高频线圈，螺纹壳体，分普通型、高温型、小型微型；

2. 延伸电缆：匹配探头阻抗，固定长度不可随意裁剪；

3. 前置器（控制器）：内置振荡、解调电路，输出标准电压 / 电流信号（0～5V、4～20mA）。

四、核心优势

1. 非接触：无机械摩擦磨损，适配高速旋转轴；

2. 环境适应性强：不受油、水、粉尘、塑料、绝缘层遮挡；

3. 超高精度：分辨率可达 0.1μm，线性度好；

4. 频响宽：可测静态位移 + 高频动态振动（最高百 kHz）；

5. 寿命长、稳定可靠，适合设备长期在线监测；

6. 结构小巧，安装空间要求低。

五、局限性

1. 仅测金属导体，塑料、陶瓷、非金属无法检测；

2. 材质影响读数：铁磁 / 非铁磁金属需单独标定；

3. 存在趋肤效应：涡流仅集中金属表层，超薄金属、镀层会产生误差；

4. 量程偏小，常规量程 0.5～10mm；

5. 高温工况需选用专用高温探头。

六、主要测量参数与应用场景

1. 轴位移 / 轴振动（最主流）

汽轮机、风机、压缩机、电机转子监测，TSI 机组安全监视系统标配：

· 轴向位移（防止轴窜动碰磨）

· 径向振动、轴心轨迹、偏心、转速

2. 精密间隙 / 位移检测

机床主轴、精密工装、阀门开度、轴承间隙在线检测。

3. 金属厚度 / 镀层测厚

铝板、钢板、金属镀层厚度无损检测。

4. 无损探伤与材料识别

检测金属裂纹、区分金属材质、测量电导率 / 硬度。

5. 接近开关

电感式金属有无检测、高速计数、限位触发。

七、工业分类

1. 高频反射式（工业主流）：测位移、振动，转子监测专用；

2. 低频透射式：多用于金属板材厚度检测。