第六部分传感器

化工、冶金等行业和一些科研单 位。对汽轮机、水轮机、鼓风 机、压缩机、空分机、齿轮箱、 大型冷却泵等大型旋转机械轴的 径向振动、轴向位移、键相器、 轴转速、胀差、偏心以及转子动 力学研究和零件尺寸检验等进行 在线测量和保护
分类方法
按照电涡流传感器的探头直径 可以分为8m m、11m m、14m m、 17mm、25mm、35mm、50mm等。在 电涡流传感器的选型时最根本的 依据就是用户所提出的具体的被 测量金属表面的变化范围（测量 范围）。一般来说，电涡流传感 器的测量范围要小于探头的半径 （例如Bently 8mm电涡流传感器 的测量范围是2m m。具体某一个 电涡流传感器的测量范围可以查 阅该公司的产品手册
工作原理 探头、延伸电缆、前置器以及被 测体构成基本信号采集工作系统
二次仪表给前置器提供-18V～-32V （一般用-24V）直流电源，前置 器通过本身的振荡电路给探头以 2M H z的高频振荡信号，此等高 频振荡信号通过探头的线圈会 产生交变的磁场A；如果在这一 交变磁场的有效范围内没有金属 材料靠近，则这一磁场能量会全 部损失；当有被测金属体靠近 这一磁场，则在此金属表面产 生感应电流，电磁学上称之为 电涡流。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。二次仪表 接受这种成线性变化的电压信 号去量化探头和被测金属表面 的距离。所以电涡流传感器一 般都是用来测量被测量金属表 面的位移变化的电涡流传感器 系统广泛应用于电力、石油、
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传感器
的现场时，一般把电涡流传感器 的直流静态工作电压要调整到 合适的值：一般来说轴振传感器 的直流静态工作电压要调整到 -10V。轴位移的测量范围一般 是对称的，所以轴位移传感器 的直流静态工作电压要调整到 -10V，并将二次仪表中关于轴位 移测量通道的零点电压设置为 -10V。胀差的测量比较特殊， 大部分现场胀差的测量范围不 是对称的，因此胀差传感器的 直流静态工作电压要按照具体
由于压电晶体特有的即会产 生电荷特性，传感器将此电 荷放大送给二次仪表，即可 量化被测物体的振动加速度
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设备诊断对传感器的要求
传感器是诊断系统获取原始信号 的装置，正确地选用传感器是设 备诊断技术的一个关键环节。传 感器的种类很多，即使对于相同 的被测量（如振动），也有很多 不同种类的传感器。由于测量的 目的和要求不同，测量范围、频 响特性、精度、灵敏度等有所区 别，而且测量环境也往往不同， 因此必须选择合适的、能满足检 测要求的传感器。例如，对于振 动的精密诊断，由于需要对信号 进行各种处理和精细分析，就必 须采用高性能精密传感器。在传 感器的选择上主要应遵循如下原 则： ①传感器应具有良好的响应特 性。由于被诊断对象的原始信息 （一次信息）是通过传感器获得 的，如果传感器传输信号失真或 不稳定，对于同样的原始输入信
动变送器在安装调试时，要将线 性差动变送器的0点和满量程所 对应的4m A和20m A电流调整准确 后在二次仪表中作相应设置即可
五、磁阻传感器/霍尔传感器/压力变送器及其他传感器
磁阻传感器/霍尔传感器在T S I系统中主要是用来测量转速和键相等，主要是因为该传感器价格较低。 压力变送器及其他传感器主要是用来测量T S I系统中其他的一些过程量，基本上都是变送输出4～20m A 信号
积分后得出被测物体的振动位 移
分类方法 速度传感器又称惯性式速度传 感器，一般我们使用的全都是 惯性式速度传感器，只是不同 的生产厂家的惯性式速度传感
器的灵敏度不一样，B e n t l y 16699的灵敏度为20m V/m m/s， BKV VS068/9的灵敏度为100mV/ m m/s，英华达 E N080的灵敏度 为20m V/m m/s。现在使用的速度 传感器中有英华达E N090，此传 感器为低频积分速度传感器， 即英华达E N090输出的为积分后 的位移电信号，灵敏度为5V/ mm。另外，Bently 330500为积 分加速度传感器输出的也是振 动速度信号
传感器的分类方法 由于传感器测量的物理量种类繁多，传感器的工作原理又各不相同，因而传感器的种类也很多，从不 同的角度研究就有不同的分类方法。传感器通常有如下几种分类方法 ①根据被测物理量分类 这种分类方法说明了传感器用途，如位移传感器、速度传感器、加速度传感器、温度传感器、压力传 感器、噪声传感器等 ②按工作原理分类 这种分类方法是以传感器的工作原理作为分类的依据，将传感器分为应变式、压电式、涡流式、电阻 式、电容式、差动变压器式等 ③按能量传递方式分类 从能量观点来分，传感器可分为有源传感器和无源传感器两大类
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传感器
本章内容
传感器综述 电涡流传感器 速度传感器 加速度传感器 其它传感器
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传感器
传感器
传感器是将被测的某一物理量信号，按一定规律转换为与其对应的另一种（或同种）物理量信号并输 出的装置。传感器是实现自动检测与自动控制的首要环节，如果没有传感器对原始信号进行准确的捕 获与转换，自动检测和自动控制将无法实现，所以传感器是故障诊断系统中的重要部件
安装和调试
速度传感器安装十分方便，一 般情况下是在被测物体的合适 位置打孔攻丝，用固定螺栓将 传感器和被测物体连在起。安 装完毕，无需调整
三、加速度传感器
加速度传感器是用来测量被测物 体的振动加速度的，加速度传感 器内有一片压电晶体片，加速度
传感器和被测量物体也是用螺丝 连接在一起的，当被测物体发生 振动时，由于惯性的作用会对电 晶体片产生压力使其发生形变，
安装和调试
电涡流传感器的安装一般是采用 L型支架，瓦体本身打孔或延伸 杆安装。电涡流传感器应用于现 场时，要注意被测量金属表面的 有效长度和宽度均要大于电涡流 传感器的探头直径的两倍以上, 而且在此空间范围内没有金属物 体存在。如果测量要求在同一个 位置安装两个以上的电涡流传感 器时，每两个电涡流传感器之间 的直线距离要大于该传感器的探 头直径的3～5倍。它应用于具体
二、速度传感器
工作原理 磁电转换速度传感器一般都由内 部永久磁缸、支撑弹簧、线圈、 外壳和信号电缆构成。一般来 说，速度传感器是直接和被测物 体用刚性连接在一起的。当被测 量物体发生振动时，速度传感器 和被测物体一起运动，但是由于 速度传感器内的支撑弹簧的存 在，使得永久磁缸和线圈做相对 运动，如此一来线圈切割磁力 线，速度传感器就成了一个小型 的发电机。被测物体的振动速度 越快，速度传感器输出的电压越 高，二次仪表即是拾取此等电压 信号去量化被测物体的振动速 度，二次仪表将此电压信号进行
一、电涡流传感器
电涡流传感器能静态和动态地 非接触、高线性度、高分辨力 地测量被测金属导体距探头表 面的距离。它是一种非接触的 线性化计量工具。电涡流传感 器能准确测量被测体（必须是 金属导体）与探头端面之间静 态和动态的相对位移变化。在 高速旋转机械和往复式运动 机械的状态分析、振动研究、 分析测量中，对非接触的高精 度振动、位移信号能连续准确 的采集到转子振动状态的多种 参数。如轴的径向振动、振幅 以及轴向位置。在所有与机械 状态有关的故障征兆中，机械 振动测量占有优势的另一个原 因是：它能反应出机械所有的 损坏并易于测量。从转子动力 学、轴承学的理论上分析，大 型旋机械的运动状态，主要取 决于其核心—转轴，而电涡流 传感器能直接非接触测量转轴 的状态，对诸如转子的不平 衡、不对中、轴承磨损、轴裂 纹及发生摩擦等机械问题的早 期判定可提供关键的信息。电 涡流传感器以其长期工作可靠 性好、测量范围宽、灵敏度 高、分辨率高、响应速度快、 抗干扰力强、不受油污等介质 的影响、结构简单等优点，在 大型旋转机械状态的在线监测 与故障诊断中得到广泛应用
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四、线性差动变送器（LVDT）
线性差动变送器是用来测量大量 程位移的传感器，例如机壳热膨 胀、油动机行程、主汽门开度 等。线性差动变送器的工作原理
是磁尺在磁缸中作相对运动，线 性差动变送器将此相对运动位移 量化成电信号，再由变送器变成 4～20m A送给二次仪表。线性差
号，其输出信号就不一样，传感 器输出有误差的信号，将使诊断 造成困难和错误 ②传感器从被测对象分流的能 量要小。有些传感器是属于能 量交换型的，被测量对象的物 理状态与某种形式的能量有 关，为了获得信息，传感器要 从被测物体的状态中分流信息 （能量）进行能量交换。但为 了不扰乱被测物体的状态，具 体来说，为了能正确地反映被 测设备和系统的特征量，传感 器从被测系统分流的能量必须 很小 ③传感器加在被测对象上的负 载尽可能小。接触型传感器是 将传感器或传感元件安装在被 测物体上，肯定会在被测量对 象上加上一定的负载并可能扰 乱被测对象的状态和特性，例
此时要求被测量齿轮的径向跳 动很小；转速测量的电涡流传 感器安装时对应键相槽时一般 将电涡流传感器的探头表面调 整到距被测量有键槽同圆周 转子平面约2m m（量电压约为 -10V）；对应键时一般将电 涡流传感器的探头表面调整 到距键表面约2m m（量电压为 -10V），此时要求被测量齿轮 的径向跳动很小。至于说不同 的现场要求测量其他的位移量 时，可以依此类推