電渦流位移傳感器的工作原理
電渦流傳感器能靜態(tài)和動態(tài)地非接觸、高線性度、高分辨力地測量被測金屬導體距探頭表面距離。它是一種非接觸的線性化計量工具。電渦流傳感器能準確測量被測體（必須是金屬導體）與探頭端面之間靜態(tài)和動態(tài)的相對位移變化。在高速旋轉機械和往復式運動機械狀態(tài)分析，振動研究、分析測量中，對非接觸的高精度振動、位移信號，能連續(xù)準確地采集到轉子振動狀態(tài)的多種參數(shù)。如軸的徑向振動、振幅以及軸向位置。電渦流傳感器以其*工作可靠性好、測量范圍寬、靈敏度高、分辨率高等優(yōu)點，在大型旋轉機械狀態(tài)的在線監(jiān)測與故障診斷中得到廣泛應用。
嚴格來講，電渦流位移傳感器測量原理應該屬于一種電感式測量原理。電渦流效應源自振蕩電路的能量。而電渦流需要在可導電的材料內才可以形成。給傳感器探頭內線圈提供一個交變電流，可以在傳感器線圈周圍形成一個磁場。如果將一個導體放入這個磁場，根據(jù)法拉第電磁感應定律，導體內會激發(fā)出電渦流。根據(jù)楞茲定律，電渦流的磁場方向與線圈磁場正好相反，而這將改變探頭內線圈的阻抗值。而這個阻抗值的變化與線圈到被測物體之間的距離直接相關。
電渦流位移傳感器探頭連接到控制器后，控制器可以從傳感器探頭內獲得電壓值的變化量，并以此為依據(jù)，計算出對應的距離值。電渦流測量原理可以運用于所有導電材料。由于電渦流可以穿透絕緣體，即使表面覆蓋有絕緣體的金屬材料，也可以作為電渦流位移傳感器的被測物體。*的圈式繞組設計在實現(xiàn)傳感器外形ji致緊湊的同時，可以滿足其運轉于高溫測量環(huán)境的要求。
電渦流位移傳感器可以承受有灰塵，潮濕，油污和壓力的測量環(huán)境。盡管如此，電渦流位移傳感器的使用也有一些限制。舉例來講，對于不同的應用，都需要做相應的線性度校準。而且，傳感器探頭的輸出信號也會受被測物體的電氣和機械性能影響。然而，正是這些使用過程中的限制電渦流位移傳感器擁有達到納米級別的分辨率。目前，電渦流位移傳感器可以滿足100μm到100mm的測量量程。根據(jù)量程的不同，安裝空間也可以達到2mm到140mm的范圍。
電渦流位移傳感器被用來控制不同的運動，監(jiān)控液位，檢查產品質量以及其他很多應用。傳感器經(jīng)常被應用于非常惡劣的環(huán)境，例如油污，熱蒸汽或者劇烈波動的溫度。一些傳感器還要在振動部件上使用，在強電磁場內或者需要離開被測物體一定的距離使用。對一些重要的應用，還需要對精度，溫度穩(wěn)定性，分辨率和截止頻率提出要求。針對這些限制，不同的測量原理各有優(yōu)劣。這也意味著沒有統(tǒng)一的優(yōu)化測量原理的方法。
電渦流位移傳感器的工作原理：
電渦流傳感器能靜態(tài)和動態(tài)地非接觸、高線性度、高分辨力地測量被測金屬導體距探頭表面距離。它是一種非接觸的線性化計量工具。電渦流傳感器能準確測量被測體（必須是金屬導體）與探頭端面之間靜態(tài)和動態(tài)的相對位移變化。在高速旋轉機械和往復式運動機械狀態(tài)分析，振動研究、分析測量中，對非接觸的高精度振動、位移信號，能連續(xù)準確地采集到轉子振動狀態(tài)的多種參數(shù)。如軸的徑向振動、振幅以及軸向位置。電渦流傳感器以其*工作可靠性好、測量范圍寬、靈敏度高、分辨率高等優(yōu)點，在大型旋轉機械狀態(tài)的在線監(jiān)測與故障診斷中得到廣泛應用。
從轉子動力學、軸承學的理論上分析，大型旋轉機械的運動狀態(tài)，主要取決于其核心—轉軸，而電渦流傳感器，能直接非接觸測量轉軸的狀態(tài)，對諸如轉子的不平衡、不對中、軸承磨損、軸裂紋及發(fā)生摩擦等機械問題的早期判定，可提供關鍵的信息。
根據(jù)法拉第電磁感應原理，塊狀金屬導體置于變化的磁場中或在磁場中作切割磁力線運動時，導體內將產生呈渦旋狀的感應電流，此電流叫電渦流，以上現(xiàn)象稱為電渦流效應。而根據(jù)電渦流效應制成的傳感器稱為電渦流式傳感器。
前置器中高頻振蕩電流通過延伸電纜流入探頭線圈，
在探頭頭部的線圈中產生交變的磁場。當被測金屬體靠近這一磁場，則在此金屬表面產生感應電流，與此同時該電渦流場也產生一個方向與頭部線圈方向相反的交變磁場，由于其反作用，使頭部線圈高頻電流的幅度和相位得到改變（線圈的有效阻抗），這一變化與金屬體磁導率、電導率、線圈的幾何形狀、幾何尺寸、電流頻率以及頭部線圈到金屬導體表面的距離等參數(shù)有關。通常假定金屬導體材質均勻且性能是線性和各項同性，則線圈和金屬導體系統(tǒng)的物理性質可由金屬導體的電導率б、磁導率ξ、尺寸因子τ、頭部體線圈與金屬導體表面的距離D、電流強度I和頻率ω參數(shù)來描述。則線圈特征阻抗可用Z=F（τ， ξ， б， D， I， ω）函數(shù)來表示。
通常我們能做到控制τ， ξ， б， I， ω這幾個參數(shù)在一定范圍內不變，則線圈的特征阻抗Z就成為距離D的單值函數(shù)，雖然它整個函數(shù)是一非線性的，其函數(shù)特征為“S”型曲線，但可以選取它近似為線性的一段。于此，通過前置器電子線路的處理，將線圈阻抗Z的變化，即頭部體線圈與金屬導體的距離D的變化轉化成電壓或電流的變化。輸出信號的大小隨探頭到被測體表面之間的間距而變化，電渦流傳感器就是根據(jù)這一原理實現(xiàn)對金屬物體的位移、振動等參數(shù)的測量。
其工作過程是：當被測金屬與探頭之間的距離發(fā)生變化時，探頭中線圈的Q值也發(fā)生變化，Q值的變化引起振蕩電壓幅度的變化，而這個隨距離變化的振蕩電壓經(jīng)過檢波、濾波、線性補償、放大歸一處理轉化成電壓（電流）變化，zui終完成機械位移（間隙）轉換成電壓（電流）。由上所述，電渦流傳感器工作系統(tǒng)中被測體可看作傳感器系統(tǒng)的一半，即一個電渦流位移傳感器的性能與被測體有關。
按照電渦流在導體內的貫穿情況，此傳感器可分為高頻反射式和低頻透射式兩類，但從基本工作原理上來說仍是相似的。電渦流式傳感器zui大的特點是能對位移、厚度、表面溫度、速度、 應力、材料損傷等進行非接觸式連續(xù)測量，另外還具有體積小，靈敏度高，頻率響應寬等特點，應用極其廣泛。
