米朗ML33電渦流位移傳感器
第一章 電渦流位移傳感器
第一節(jié) 簡介
★ 電渦流位移傳感器的應(yīng)用范圍
通過測量金屬被測體與探頭端的相對位置、電渦流位移傳感器感應(yīng)并處理成相應(yīng)的電信號輸出。傳感器可長期可靠工作、靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)、非接觸測量、響應(yīng)速度度快、不受油水等介質(zhì)的影響，在大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸位移、軸振動、軸轉(zhuǎn)速等參數(shù)進(jìn)行長期實(shí)時(shí)監(jiān)測中被廣泛應(yīng)用，電渦流傳感器系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于電力、石油、化工、冶金等行業(yè)和一些科研單位。對汽輪機(jī)、水輪機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、空分機(jī)、齒輪箱、大型冷卻泵等大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸的徑向振動、軸向位移、鍵相器、軸轉(zhuǎn)速、脹差、偏心、以及轉(zhuǎn)子動力學(xué)研究和零件尺寸檢驗(yàn)等進(jìn)行在線測量和保護(hù)。并且被擴(kuò)展到時(shí)衛(wèi)星發(fā)射、材質(zhì)鑒定、稱重測量、金屬板厚測量、材料形變量等應(yīng)用領(lǐng)域。
★ 完整的傳感器系統(tǒng)組成
一套完整的傳感器系統(tǒng)主要包括探頭、前置器和附件。系統(tǒng)組成見下圖所示：
★與同類產(chǎn)品的兼容性
ML33系列電渦流位移傳感器的各項(xiàng)性能指標(biāo)接近進(jìn)口品牌產(chǎn)品水平，優(yōu)于國內(nèi)同類產(chǎn)品。
第二節(jié) 被測體表面加工狀況對測量結(jié)果的影響
被測體正對探頭的表面光潔度也會影響測量結(jié)果！不光滑的被測體表面，在實(shí)際的測量應(yīng)用中會帶來較大的附加誤差，特別是對于振動測量，誤差信號與實(shí)際的振動信號疊加一起，并且在電氣上很難分離，因此被測表面應(yīng)該光潔，不應(yīng)存在刻痕、洞眼、凸臺、凹槽等缺陷（對于特意為鍵相器、轉(zhuǎn)速測量設(shè)置的凸臺或凹槽除外）。根據(jù)API670標(biāo)準(zhǔn)推薦值，對于振動測量被測面表面粗糙度Ra要求在0.4um～0.8um之間，如果不能滿足，需要對被測面進(jìn)行衍磨或拋光;對于位移測量，由于指示儀表的濾波效應(yīng)或平均效應(yīng)，可稍放寬（一般表面粗糙度Ra不超過0.4um～1.6um）。
第三節(jié) 測體材料對測量結(jié)果的影響
傳感器特性（這里指靈敏度）與被測體的電阻率和導(dǎo)磁率有關(guān)。當(dāng)被測體為導(dǎo)磁材料（如普通鋼、結(jié)構(gòu)鋼等）時(shí)，由于磁效應(yīng)和渦流效應(yīng)同時(shí)存在，而且磁效應(yīng)與渦流效應(yīng)相反，要抵消部分渦流效應(yīng)，使得傳感器靈敏度降低；而當(dāng)被測體為非導(dǎo)磁或弱導(dǎo)磁材料（如銅、鋁、合金鋼等)時(shí)，由于磁效應(yīng)弱，相對來說渦流效應(yīng)要強(qiáng)，因此傳感器靈敏度要高。
銅： 14.9V/mm
鋁： 14.0V/mm
不銹鋼（1Cr18Ni9Ti): 10.4V/mm
45號鋼： 8.2V/mm
40CrMo鋼： 8.0V/mm（出廠校準(zhǔn)材料）
除非在訂貨時(shí)進(jìn)行特別的說明，通常，在出廠前傳感器系統(tǒng)使用40CrMo材料試件進(jìn)行校準(zhǔn)，只有和它同系列的被測體材料，產(chǎn)生的特性方程才能和40CrMo的相近；當(dāng)被測體的材料與40CrMo成分相差很大時(shí)，則須重新校準(zhǔn)，否則可能造成很大的測量誤差。
※因?yàn)榇蠖鄶?shù)的汽輪機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)等等設(shè)備的轉(zhuǎn)軸是用40CrMo材料或者與之接近的材料制造，因此傳感器系統(tǒng)用40CrMo材料做出廠校準(zhǔn)，能適合大多數(shù)的測量對象。
被測體表面殘磁效應(yīng)對測量結(jié)果的影響
在材料加工過程中形成的殘磁效應(yīng)，以及淬火不均勻，硬度不均勻，結(jié)晶結(jié)構(gòu)不均勻等都會影響傳感器特性，API670標(biāo)準(zhǔn)推薦被測全表面殘磁不超過0.5微特斯拉。當(dāng)需要更高的測量精度時(shí)，應(yīng)該用實(shí)際被測體進(jìn)行校準(zhǔn)。
被測體表面鍍層對測量結(jié)果的影響
不同的鍍層材質(zhì)，傳感器靈敏度會發(fā)生不同的變化。如果鍍層均勻，且厚度大于渦流滲透深度。則傳感器按鍍層材料重新校準(zhǔn)，不會影響使用。
第四節(jié) 高頻同軸電纜的影響
高頻同軸電纜也是影響電渦流傳感器電氣性能的一個(gè)主要原因。由于傳感器工作在高頻狀態(tài)（振蕩頻率約1MHZ左右），所以高頻同軸電纜的頻率衰減、溫度特性、阻抗、長度等都成為影響傳感器性能的因素！基于此種原因，所以，電渦流位移傳感器高頻同軸電纜不能互換！
第五節(jié) 外界磁場的影響
電渦流傳感器屬于電感式傳感器，由于其主要作用原理就是電渦流效應(yīng)，所以，對于外界磁場的影響在工程應(yīng)用中應(yīng)該充分考慮。
1、對于外界靜磁場，由于靜磁場強(qiáng)度是一定的，方向與渦流磁場可能呈現(xiàn)現(xiàn)各種狀況，而一旦外界靜磁場方向確定，其對渦流磁場的干擾也是一定的了。所以在實(shí)際的工程應(yīng)用中，靜磁場的影響可以通過現(xiàn)場的試驗(yàn)測量出傳感器靈敏度的變化，通過后續(xù)電路或軟件算法排除。
2、對于外界交變磁場，例如大型勵(lì)磁機(jī)、頻繁啟動的大型電機(jī)、啟動機(jī)等，其磁場方向和強(qiáng)度都可能不是一個(gè)確定的值，因而產(chǎn)生的量使渦流傳感器遠(yuǎn)記交變磁場的作用范圍，或采取磁場屏蔽措施使產(chǎn)生的影響最小。
第二章 ML33電渦流位移傳感器使用說明
第一節(jié) 產(chǎn)品說明
1、 探頭
通常探頭由線圈、頭部、殼體、高頻電纜、高頻接頭組成，其典型結(jié)構(gòu)下圖所示。
圖二 探頭典型結(jié)構(gòu)
在制作過程中，探頭頭部體一般采用耐高溫PPS工程塑料或耐高溫的聚四氟，通過“二次注塑”成型將線圈密封其中。使探頭在惡劣的環(huán)境中能可靠工作。由于頭部體線圈直徑?jīng)Q定傳感器系統(tǒng)的線性量程，因此我們通常用頭部體外部直徑來分類和表征各型號探頭，一般情況下傳感器系統(tǒng)的線性量程大致是探頭頭部直徑的1/2～1/4倍。ML33系列傳感器共有Φ5、Φ8、Φ11，Φ18、Φ25、Φ50、Φ60共7種直徑的頭部 見圖所示：
探頭殼體用于連接和固定探頭頭部，并用為探頭安裝時(shí)的裝夾結(jié)構(gòu)。殼體一般采用不銹鋼制成，一般上面刻有標(biāo)準(zhǔn)螺紋，并備有鎖緊螺母。為了能適應(yīng)不同的應(yīng)用和安裝場合，探頭殼體具有不同的形式和不同的螺紋及尺寸規(guī)格
2、 前置器
前置器是整個(gè)傳感器系統(tǒng)的信號處理中心。一方面，前置器為探頭線圈提供高頻交流激勵(lì)電流使探頭工作；另一方面，前置器通過特殊電路感應(yīng)出探頭頭部體與頭部體前金屬導(dǎo)體的間隙變化，經(jīng)過前置器的處理，產(chǎn)生隨間隙線性變化而變化的電壓或電流輸出信號。ML33系列前置器有兩種外形結(jié)構(gòu)：
前置器電路采用容錯(cuò)設(shè)計(jì)；帶電源術(shù)性錯(cuò)接保護(hù)和輸出短路保護(hù)；電源端、公共端（信號地）、輸出端任意接線錯(cuò)誤不會損壞前置器。
前置器電路中除個(gè)別用于校準(zhǔn)用的元器件外，其他元件均用環(huán)氧樹脂膠灌封，這樣可以提供前置器的抗振、防潮性能。
3. 產(chǎn)品出廠標(biāo)記
一套完整的電渦流傳感器應(yīng)該包括前置器、探頭及延伸電纜。電渦流傳感器應(yīng)該一一對應(yīng)、配套使用，不能錯(cuò)接；在出廠校驗(yàn)單上對成套的前置器、探頭及延伸電纜都進(jìn)行了編號，用戶可以很快地找出完整的一套傳感器對應(yīng)的前置器、探頭及延伸電纜。
*前置器型號和流水號在前置器殼體上表面醒目處。
*探頭及延伸電纜的型號和流水號封在電纜上靠近高頻接頭處的一段透明熱縮套管里。
用戶可以根據(jù)出廠校驗(yàn)單上所標(biāo)明的各型號和流水號，對照產(chǎn)品上的標(biāo)簽，按出廠校準(zhǔn)的情況進(jìn)行系統(tǒng)配套。一般要求在傳感器使用前都應(yīng)進(jìn)行校準(zhǔn)檢查，其是當(dāng)使用條件與出廠校準(zhǔn)條件不同時(shí)，特別是被測體材料與出廠校準(zhǔn)單注明校準(zhǔn)材料牌號不同時(shí)必須進(jìn)行重新校準(zhǔn)。
標(biāo)準(zhǔn)配套附件
1、每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)安裝探頭配2個(gè)螺母（六角薄螺母GB6173-86,材料1Cr18Ni9Ti,螺紋規(guī)格與探頭螺紋規(guī)格一致）2個(gè)彈簧墊圈
2、每個(gè)探頭配熱縮管套：規(guī)格Φ8，透明，長200mm（用于編號及保護(hù)轉(zhuǎn)接頭）。
3、每臺前置器配4顆M4X8 六角螺絲
其他相關(guān)資料
1、產(chǎn)品合格證及出廠校驗(yàn)單
2、使用手冊
3、裝箱單（一份）
第二節(jié) 驗(yàn)收與儲存
一．驗(yàn)收
1、將系統(tǒng)各部分從包裝箱取出。檢查是否存在由于運(yùn)輸不當(dāng)造成的損壞。如果有，應(yīng)立即與承運(yùn)單位交涉提出索賠，并將情況反映給本公司。
2、對照訂貨單和裝箱單檢查貨物是否齊全，產(chǎn)品型號規(guī)格是否正確。如果是成套訂貨，將系統(tǒng)聯(lián)接起來，通電檢查系統(tǒng)靜態(tài)特性是否符合出廠校驗(yàn)單注明的指標(biāo)，通常這些指標(biāo)應(yīng)該是符合附錄所規(guī)定的技術(shù)規(guī)范或者商定的技術(shù)協(xié)議。
3、如果產(chǎn)品完好，而且又不立即安裝使用，最好將各部分小心的放回原包裝箱內(nèi)，封好保存，以備以后使用。
4、如果驗(yàn)收不合格，請盡快與本公司聯(lián)系。
二．貯存
如果長期不使用，傳感器系統(tǒng)應(yīng)存放在溫度介于-30℃～70℃、相對濕度不大于90%的整潔室內(nèi)，且室內(nèi)空氣中不得含有腐蝕性氣體。存放期達(dá)一年以上的，使用前應(yīng)從新校準(zhǔn)。
三．試件材料
除非在訂貨時(shí)進(jìn)行特別的說明，通常在出廠前傳感器系統(tǒng)使用40CrMO材料試件進(jìn)行校準(zhǔn)，只有和它同系列的被測體材料，產(chǎn)生的特性方程才能和40CrMO的相近；當(dāng)被測體的材料與40CrMO成分相差很大或完全不同時(shí)，請?jiān)谟嗀洉r(shí)說明或提供被測體材料樣本。
第三章 電渦流位移傳感器系統(tǒng)安裝
第一節(jié) 探頭安裝間隙
安裝探頭時(shí)，應(yīng)考慮傳感器的線性測量范圍和被測間隙的變化量，當(dāng)被測間隙總的變化量與傳感器的線性工作范圍接近時(shí)，尤其要注意（在訂貨選型時(shí)應(yīng)使所選的傳感器線性范圍大于被測間隙的15%以上）。通常，測量振動時(shí)，將探頭的安裝間隙設(shè)在傳感器的線性中點(diǎn)；測量位移時(shí)，要根據(jù)位移往哪個(gè)方向變化或往哪個(gè)方向的變化量較大來決定其安裝間隙的設(shè)定。當(dāng)位移想遠(yuǎn)離探頭端部的方向變化時(shí)，安裝間隙應(yīng)設(shè)定在線性近端；反之，則應(yīng)設(shè)在線性遠(yuǎn)端。
調(diào)整探頭安裝間隙可以采用下列方法
連接好探頭、延伸電纜、前置器，接通傳感器系統(tǒng)電源，用萬用表電壓檔監(jiān)測前置器的輸出，同時(shí)調(diào)節(jié)探頭與被測面的間隙，當(dāng)前置器的輸出等于安裝間隙所對應(yīng)的電壓或電流時(shí)（該值可由傳感器校準(zhǔn)數(shù)據(jù)單中查得），再備緊探頭所帶的兩個(gè)緊固螺母即可。
通過測量前置器輸出電壓來確定安裝間隙，有可能會產(chǎn)生一種假象：當(dāng)探頭頭部還未露出安裝孔時(shí)，由于安裝孔周圍的金屬影響，可能使得前置器的輸出等于安裝間隙所對應(yīng)的電壓或電流輸出值。探頭調(diào)整到正確的安裝位置，前置器的輸出應(yīng)該是：首先是較大的飽和輸出（此時(shí)探頭還未放進(jìn)安裝孔中），然后是較小的輸出（此時(shí)探頭放進(jìn)安裝孔內(nèi)），繼續(xù)將探頭塞進(jìn)安裝孔，前置器的輸出會變?yōu)樽畲蟮妮敵觯ù藭r(shí)探頭頭部露出安裝孔，但與被測面的間隙較大），再繼續(xù)塞進(jìn)探頭，前置器的輸出等于安裝間隙所對應(yīng)的值，此時(shí)探頭才是正確的安裝間隙。
探頭安裝的一般步驟：
1、 根據(jù)測量部位的量程、安裝空間的環(huán)境和尺寸、被測體材料等特性選定傳感器，并檢查傳感器的各部分外觀是否完好、各部分是否配套（如探頭直徑與前置器型號中規(guī)定的配套探頭直徑是否一致、探頭電纜長度加延伸電纜長度是否符合前置器對電纜長度的要求等）。通常成套訂購的傳感器，在出廠時(shí)提供有數(shù)據(jù)校驗(yàn)單，校驗(yàn)單上注明了配套校準(zhǔn)的傳感器各部分的型號、編號，用戶可據(jù)此與產(chǎn)品上的標(biāo)記核對。然后在傳感器的探頭、延伸電纜（如果有的話）、前置器上分別進(jìn)行特定標(biāo)記。
2、 將傳感器各部分聯(lián)接好，通電檢查傳感器，若超差，則需進(jìn)行重新校準(zhǔn)。檢查時(shí)應(yīng)特別注意校準(zhǔn)試件材料是否與被測體材料一致或具有相近成分。
3、 如果未定購配套的安裝支架，則應(yīng)自行加工合適的安裝支架。外部安裝探頭支架比較復(fù)雜，一般應(yīng)訂購。
4、 在機(jī)座上加工支撐安裝支架的螺孔，內(nèi)部安裝探頭的支架一般都需要兩個(gè)螺孔進(jìn)行緊固，外部安裝探頭的一般都是在機(jī)殼上加工帶螺紋的通孔。
5、 緊固安裝探頭支架。如果是外部安裝探頭，則應(yīng)先將探頭緊固在支架上，再將支架擰進(jìn)安裝螺孔內(nèi)。
6、 調(diào)整探頭安裝間隙。不同的用途，探頭的初始安裝間隙有不同的要求。
7、 緊固安裝探頭。對于內(nèi)部安裝探頭，如果是采用角鋼支架則用兩個(gè)螺母背緊，采用夾塊則用緊固螺釘鎖緊；對于外部安裝探頭，則緊固外部安裝支架。緊固螺釘、螺母都應(yīng)加彈簧墊圈以防松動。
第二節(jié) 延伸電纜的安裝
延伸電纜是連接探頭與前置器的中間部件、也是影響傳感器性能的主要部分之一。延伸電纜的安裝應(yīng)保證在使用過程中不易受到損壞。一般情況下建議采用管道鋪設(shè)，或采用帶鎧裝的延伸電纜。過長的電纜不能隨意剪斷，否則可能造成傳感器嚴(yán)重超差或不能正常工作。
在盤放延伸電纜，由于其材料關(guān)系，應(yīng)避免因盤放半徑過小而使電纜折斷。
‚ 在選型時(shí)，應(yīng)保證延伸電纜的長度加探頭電纜的長度之和大于探頭安裝處到前置器安裝處的距離，而且通常前置器都是集中安裝在機(jī)器的同一側(cè)。
延伸電纜轉(zhuǎn)接頭的密封于絕緣
延伸電纜和探頭電纜的接頭是與信號“地”相連的，而且不具有密封性。為了避免連接處進(jìn)行絕緣保護(hù)。通常采用熱縮套管收縮包裹。在產(chǎn)品出廠時(shí)本公司作為附件按每個(gè)探頭200ｍｍ長提供一節(jié)¢8透明熱縮套管，現(xiàn)場安裝時(shí)，剪下約100ｍｍ長的一節(jié)，接好接頭后，將套管套在接頭處，用電吹風(fēng)將其加熱收縮即可。這樣還能起到防止接頭松動的作用。
*不要用粘性的電工膠帶來絕緣探頭接頭，因?yàn)橛臀蹠芙饽z帶上的粘性物而污染探頭。
延伸電纜安裝的一般步驟：
1、 檢查延伸電纜的長度
檢查延伸電纜長度是否與探頭和前置器要求配套，延伸電纜長度加上探頭所帶電纜長度應(yīng)該與前置器要求的電纜長度一致。除非特殊規(guī)格，延伸電纜長度加上探頭所帶電纜長度為5ｍ或9ｍ.
2、 連接延伸電纜
將延伸電纜的轉(zhuǎn)接頭穿到探頭接線盒內(nèi)，并套上一節(jié)約100㎜長¢8的透明熱縮套管后，將延伸電纜的轉(zhuǎn)接頭與探頭電纜高頻接頭連接并擰緊，把熱縮套管移到連接處，使連接處兩邊的熱縮套管長度一樣，再用電吹風(fēng)加熱熱縮管，使其收縮包緊接頭。
第三節(jié) 前置器的安裝
前置器對工作環(huán)境的要求比探頭嚴(yán)格得多，通常將它安裝在遠(yuǎn)離危險(xiǎn)區(qū)的位置，其周圍環(huán)境應(yīng)該無腐蝕性氣體、干燥、震動小、環(huán)境溫度與室溫相差不大。為了保證前置器工作安全可靠。如圖所示是安裝尺寸圖：
第四節(jié) 傳感器系統(tǒng)的連接
系統(tǒng)連接包括將傳感器探頭、延伸電纜（如果有的話）、前置器以及監(jiān)測儀表之間的電氣連接，以組成能投入工作的測量系統(tǒng)。探頭、延伸電纜、前置器之間是通過將其用標(biāo)準(zhǔn)的高頻接頭連接，前置器與儀表之間配有多芯屏蔽電纜連接。ML33-A-A前置器采用5芯屏蔽電纜連接，通常將其中的棕色線接電源DC24V，藍(lán)色線接信號輸出（OUT端），白色線：GAP+ 。黑色線：GAP-，屏蔽線接大地。為了避免混亂而接錯(cuò)線，接線時(shí)顏色應(yīng)該統(tǒng)一。連接系時(shí)，用萬用表電壓檔檢測GAP+ (白線) 與GAP-(黑線)之間的電壓值，當(dāng)GAP 電壓為10V時(shí)，表示探頭安裝在傳感器的線性輸出中點(diǎn)。
附錄A：
電渦流傳感器型號命名規(guī)范
ML33傳感器系統(tǒng)有探頭、前置器、延伸電纜（可選）以及附件組成。
探頭命名規(guī)范
前置器命名規(guī)范
