电涡流传感器振动测试分析

玫瑰有刺

　　人类为了从外界获取信息，就必须借助于感觉器官。而人们自身的感觉器官，在研究自然现象及其规律时它的功能就远远不够了，为了适应这种情况，就需要传感器。传感器是人类五官的延长，因此又可称之为电五官。在信息时代，人们需要获取准确可靠的信息，而使用传感器是获取自然和生产领域信息的主要手段。
　　我国国家标准(GB7665-2005)中对传感器的定义是：“能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。”传感器是一套完整的测量装置，它的作用有两点：感受并测量要求的物理量;将被测量转换成计算机处理的数据信号。

　　一、传感器的常见类型
　　在振动测试中常见的传感器包括：位移传感器、速度传感器和加速度传感器;这三类传感器可以测得被测对象振动过程中的位移、速度和加速度随时间变化的信息。这些信息经过信号数据采集系统采集处理之后，转化为可数据分析的时间历程信号。其工作原理如下：

　　1)位移传感器
　　接触式位移传感器原理：传感器附着于被测对象与之同步运动，传感器拉杆运动位移即为结构的位移，如下图所示：
　　非接触式位移传感器通过测量被测对象和传感器之间的相对位置，即可获得结构的相对位移。常用的非接触式位移传感器即电涡流传感器，如下图所示：
　　在测量动态位移时，我们通常使用电涡流传感器工作原理：根据法拉第电磁感应原理，块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时(与金属是否块状无关，且切割不变化的磁场时无涡流)，导体内将产生呈涡旋状的感应电流，此电流叫电涡流，以上现象称为电涡流效应。而根据电涡流效应制成的传感器称为电涡流式传感器。
　　前置器中高频振荡电流通过延伸电缆流入探头线圈，在探头头部的线圈中产生交变的磁场。当被测金属体靠近这一磁场，则在此金属表面产生感应电流，与此同时该电涡流场也产生一个方向与头部线圈方向相反的交变磁场，由于其反作用，使头部线圈高频电流的幅度和相位得到改变(线圈的有效阻抗)，这一变化与金属体磁导率、电导率、线圈的几何形状、几何尺寸、电流频率以及头部线圈到金属导体表面的距离等参数有关。

　　2) 速度传感器
　　常用的速度传感器为动圈式磁电传感器，其原理：在永久磁铁产生的恒定磁场内，放置一个可动线圈，当线圈沿磁场方向作直线运动时，线圈相对于磁场的运动速度为v，所产生的感应电动势为：
　　e=-NBlv
　　其中：B——磁场的磁感应强度;l——单匝线圈的有效长度;N——线圈匝数。
　　上式表明当B、N和l恒定不变时，根据感应电动势e计算被测线速度v。

　　3) 加速度感器
　　加速度传感器通常为压电形式，它的工作原理基于某些物质的压电效应。压电效应即当晶体受到某固定方向外力的作用时，内部就产生电极化现象，同时在某两个表面上产生符号相反的电荷;当外力撤去后，晶体又恢复到不带电的状态。电荷量经电荷放大器和电路放大和变换阻抗后成为正比于所受外力的电量输出。
　　当传感器感受振动时，质量块感受与传感器基座相同的振动激励，并受到与加速度方向相反的惯性力，此力为F=ma。同时惯性力作用在压电原件上产生电荷。以压电陶瓷板为例，放电电荷的多少与外力成正比关系。即：
　　式中：——压电陶瓷的压电系数;
　　F ——作用力。
　　上式表明电荷量直接反映加速度大小。



转自：http://blog.sina.com.cn/s/blog_14dfaf92f0102w0qx.html

程彬1990

看不到图

日月同在

看看，，，，，