探头对正被测量表面,它能精确地探测出被测体表面相对于探头端面间隙的变化。探头由线圈、头部、壳体、高频电缆、高频接头组成,线圈是探头的核心,它是整个传感器系统的敏感元件,线圈的物理尺寸和电气参数决定传感器系统的线性量程以及探头的电气参数稳定性。
电涡流传感器原理:
电涡流位移传感器能测量被测体(必须是金属导体)与探头端面的相对位置。
电涡流位移传感器长期工作可靠性好、灵敏度高、抗干扰能力强、非接触测量、响应速度快、不受油水等介质的影响,常被用于实时监测,可以分析出设备的工作状况和故障原因,有效地对设备进行保护及进行预测性维修。
从转子动力学、轴承学的理论上分析,大型旋转机械的运行状态主要取决于其核心——转轴,而电涡流位移传感器能直接测量转轴的状态,测量结果可靠、可信。过去,对于机械的振动测量采用加速度传感器或速度传感器,通过测量机壳振动,间接地测量转轴振动,测量结果的可信度不高
系统主要包括探头、延伸电缆(用户可以根据需要选择)、前置器和附件
探头头部采用耐高低温的PPS工程塑料,通过“二次注塑”工艺将线圈密封其中。这项技术增强了探头头部的强度和密封性,在恶劣环境中可以保护头部线圈可靠工作。头部直径取决于其内部线圈直径,由于线圈直径取决传感器系统的基本性能——线性量程,因此我们通常用头部直径来分类和表征各型号探头,一般情况传感器系统的线性量程大致是探头头部直径的1/2-1/4。我们为DF3100系列设计了Φ5、Φ8、Φ11、Φ25、Φ35、Φ50六种标准直径的头部体,也可生产其它规格的头部体。
延伸电缆
作为系统的一个组成部分,延伸电缆(如图1-6所示)用来连接和延长探头与前置器之间的距离,您可以对延伸电缆长度和是否需要带铠装进行选择,选择延伸电缆的长度应该使延伸电缆长度与配套前置器所要求的长度一致(5m或9m),铠装选择的情况同探头电缆
前置器是一个电子信号处理器。一方面前置器为探头线圈提供高频交流电流;另一方面,前置器感受探头前面由于金属导体靠近引起探头参数的变化,经过前置器的处理,产生随探头端面与被测金属导体间隙线性变化的输出电压或电流信号。
前置器统一一种安装尺寸,提供两种输出方式:
前置器
外型尺寸:77mm*37mm*61mm
安装尺寸:面板安装:51mm*51mm,采用四个M4*15螺栓安装;(作为产品附件提供)
导轨安装:直接卡入DIN轨道,安装方便。(作为产品附件提供)
电压输出:供电电源Ut:-20Vdc~ -26Vdc,输出电压极限:-0.7~(Ut+1)V;
线性范围输出起始电压:-2V。(一般为:-2~-18Vdc输出)
电流输出:供电电源Ut:+18Vdc~+30Vdc,输出电流:4-20mA。
探头插座是与探头和延伸电缆接头同一系列的高频插座,电源、输出端子是标准的重载隔离型三端接线端子。
前置器外壳是用铝铸造而成,表面已进行喷塑处理。为了屏蔽外界干扰,在前置器内部已将壳体与信号公共端(信号地)连接;在底板和安装孔处都加装了工程塑料绝缘,这样可以保证在安装前置器时,使前置器壳体与大地隔离(即所谓“浮地”)。
将工程塑料底板扳开,可以对前置器进行校准(校准的详细介绍见第三章),除非需要进行传感器系统重新校准或前置器出现故障,一般不要打开底板。
线性传感器是一种属于金属感应的线性器件,传感器的作用是把各种被测物理量转换为电量。在于把直线机械位移量转换成电信号。
为了达到这一效果,通常将可变电阻滑轨定置在传感器的固定部位,通过滑片在滑轨上的位移来测量不同的阻值。传感器滑轨连接稳态直流电压,允许流过微安培的小电流,滑片和始端之间的电压,与滑片移动的长度成正比。将传感器用作分压器可极大限度降低对滑轨总阻值精确性的要求,因为由温度变化引起的阻值变化不会影响到测量结果。
线性传感器主要技术参数:
常见外型:圆柱形的、环形传感器、管状传感器、狭槽传感器、矩形的
直径:M5、M8、M12、M18、M30
材质:金属、塑料
检测范围:2mm、4mm、8mm、15mm、60mm、70mm、120mm不等
接入方式:电缆、带接插件的电缆、接插件、接线
传感器的性能参数反映了传感器对电源的要求,输出信号的稳定性等。
在生产过程和科学实验中,要对各种各样的参数进行检测和控制,就要求传感器能感受被测非电量的变化并将其不失真地变换成相应的电量,这取决于传感器的基本特性,即输出—输入特性。衡量静态特性的重要指标是线性度、灵敏度,迟滞和重复性等。
传感器所测量的非电量一班有两种形式一种是稳定的,即不随时间变化或变化极其缓慢.称为静态情今另一种是随时间变化而变化,称为动态信号。由于输入量的状态不同.传感器所呈现出来的输入—输出特性也不同,因此存在所谓的静态特性和动态特性。
为了降低或消除传感器在测量控制系统中的误差、传感器必须具有良好的静态和动态特性,才能使信弓(或能量)技规律推确的转换。
传感器的动态特性和误差统念
传感器的动态特性是传感器在测量中非常重要的问题,它是传感器对输入激励的输出
响应特性。一个动态持性好的传感器,随时间变化的输出曲线能同时再现输入随时间变化的
曲线,即输出”输入具右相同类型的时间函数。在动态的输入信号情况下.输出信号一舶来说不会与输入信号具有完全相同的时间函数,这种输出与输人间的差异就是所谓的动态误差、不难看出,有良好的静态特性的传感器,未必有良好的动态特性。这是由于在动态(快速变化)的输入信号情况下,要有较好的动态特性,不仅要求传感器能精确地测量信号的幅值大小,而且需要能测量出信号变化过程的波形,即要求传感器能迅速准确地响应信号幅值变化和无失真地再现被测信号随时间变化的波形。
影响动态特性的“固有因素”任何传感器都有,只不过表现形式和作用程度不同而已。研究传感器的动态特性主要是为了从测量误差角度分析产生动态误差的原因以及提出改善措施。具体研究时、通常从时域或领域两方面采用瞬态响应法和频率响应法来分析。
由于激励传感器信号的时间函数是多种多样的,在时域内研究传感器的响应特性,同自动控制系统分析一样;只能通过对几种特殊的输入时间函数,如阶跃函数、脉冲函数和斜坡面数等来研究其响应特性。在领域内通常利用正弦函数研究传感器的频率响应特性。为7便于比较或评价,或动态定标,常用的输入信号为阶跃信号和正弦信号。因此*对应的方法阶跃响应法和频率响应法。
(1)输入R
霍尔传感器元件两激励电流端的直流电阻称为输入电阻。它的数值从几欧到儿百欧,视不同型号的元件而定。
温度升高,输入电阻变小,从而使输入电流变大,最终引起霍尔传感器电势变化。为了减少这种影响,可以采用恒流源作为激励源。
(2)输出电阻R
两个霍尔传感器电势输出端之间的电阻称为输出电阻,它的数位与输入电阻同一数量级。它也随温度改变顺改变。选择适当的负载电阻易与之匹配,可以使由温度引起的程水电势的漂移减至最小。
(3)最大激励电流I---霍尔传感器参数
由于霍尔传感器电势随激励电流的增大而增大,故在应用中总希望选用较大的激励电流1M但激励电流增大,程尔元件的功耗增大,元件的温皮升高,从而引起霍尔传感器屯势的温漂增大,因此每种型号的几件均规定了相应的最大激励电流,它的数值从几毫安至几百毫安。
(4)灵敏度K
灵敏度KH=EH/IB,它的数值约为10MV(MA.T)左右。
(5)最大磁感应强度BM---霍尔传感器参数
磁感应强度超过BM时,霍尔传感器电势的非线性误差将明显增大,特斯捡(T)成几千高斯(Gs)(1Gs=104T)。
(6)个等位电势
在额定激励电流F,当外加磁场为零时它是由于4个屯极的几何尺寸不对称引起的误差。
(7)霍尔传感器屯势温度系数
6M的数值一般为零点刀霍尔传感器输出端之间的开路电压称为不等位电势,使用时多采用电桥法来补偿不等位电势引起日在一定磁感应强度和激励电流的作用下,温度每变化1摄氏度时,霍尔传感器电势变化的百分数弱为霍尔传感器电势温度系数,它与霍尔传感器元件的材料有关。