非接触式涡流型测振仪

　　1　前　　言

　　涡流型测振仪是供工厂和实验室测量大型透平机械和机床等微小震动值的专用仪器。该仪器是一种高灵敏度测量仪器,主要特点有以下几个方面:

　　(1)非接触式

　　(2)可以测量传感器与振动物体之间的距离。

　　(3)该仪器的动态灵敏度范围很宽,可以达到500～700μ左右。所以对传感器的安装位置要求不高,只要传感器在其动态灵敏度范围之内,其测量精确度在±5%之内。

　　(4)零点漂移很小,抗干扰能力强,间隙内介质对测量没有影响。

　　(5)本仪器使用和操作及其简便

　　2　涡流型测振仪构成

　　整机方框图如图1所示。本机振荡器激励传感器,使传感器前端形成一个200kHz磁场,当传感器靠近导体时,传感器的等效电阻增大,等效电感改变(视不同材料性质而异),并联谐振回路失谐,Q值下降,输出电压下降。当导体振动时,振动信号迭加在载波上,形成调幅信号。调谐信号经过检波器,陷波器,四阶高低通滤波器,把载波和干扰过滤掉。这样,低频振动信号被检出来。最后振动信号通过:

　　(1)电流输出:获得5毫安20欧姆的交流的振动信号输出,去推动记录仪表和示波器等。

　　(2)通过AC—DC信号转换,把交流振动信号转换成直流,去推动表头或数字电压表,获得振动值。

　　3　涡流原理分析

　　当传感器靠近被测导体时,导体将感应电动势,由于集肤效应,感应电动势集中在导体的表面。因为是导体,所以在其表面感应涡电流,这个原理称为涡流原理。

　　楞次定律指出,感应电流总是企图阻止回路中的磁通变化。涡流电流所产生磁场方向是与外加磁场相反,即说涡流有去磁作用。在这里,我们用互感耦合原理的作用来分析涡流原理。

　　3.1　谐振曲线

　　使串联谐振回路在200kHz处谐振,使传感器和被测导体之间的距离为某一常数,保持谐振电容不变,然后改变信号源频率(但幅度保持不变),就可以得到如图2所示的实测钢的谐振曲线(并联谐振回路的谐振曲线和上述曲线相信),其它材料有类似谐振曲线。

　　根据图2各谐振曲线的谐振点的频率f和Q值,通过计算获得如图3的曲线,传感器参数:f=200kHz时,L=580μH,Q=38(包括谐振电路损耗)

　　从图2和图3曲线可以得到:

　　(1)铁磁性导体:当距离d减少时,谐振回路的重新谐振频率下降,因f=1/2πLC,所以传感器的等效电感是增加的趋势。这与非铁磁性导体情况是相反的。铁磁性导体的损耗电阻远大于非铁磁性导体,这是因为铁磁性导体还包含磁滞损耗及导磁系数μ的影响等。