ZZF/ZW系列电涡流位移振幅测量仪的应用

ZZF/ZW系列电涡流位移振幅测量仪的应用

一、概述

电涡流式位移振幅测量仪是根据电涡流原理而制成的一种非接触式测量仪器，由传感器和指示仪及附件测微器组成。电涡流传感器具有测量线性范围大，与被测体和传感器之间的介质无关，体积小，安装方便，抗干扰能力强等特点，可广泛应用测量航空发动机、汽轮机、压缩机、电动机等各种旋转机械的轴向位移和径向振动以及轴的运动轨迹，也能应用于其它各种需要测量金属物质的位移和振动的场合。

本仪器有单通道、二通道和六通道等，用户可根据需要来选配不同量程的传感器和不同测量通道的仪器。每个通道都有位移输出、振幅输出、振幅电平输出的接线端。（位移测量仪只有位移输出接线端）可接数字电压表、示波器、记录仪、频谱分析仪等仪表进行观察。测量仪直接显示被测体位移值或振幅峰峰值。

二、型号规格

 

三、主要技术指标

1、线性度：    <±0.5～3.5 %（F.S）.(即传感器的线性度)

 2、频率响应： 0—10KHz 

3、分辩率：    0.1％－－-0.05%（F.S）

4、最小显示值：  量程≤2mm： 0.001mm  

量程＞2mm :    0.01mm

5、报警、停机特性误差：

设定范围：各量程的5%~100%，误差：≤±1%（F.S），延时：1～2秒

6、满量程输出：  位移输出：－5V~0~＋5V 

振幅输出：0～3.6V .AC.

振幅电平输出：0－2V DC..

7、使用环境：    传感器:   －20℃～＋100℃

变换器和测量仪: －10℃～＋45℃

8、绝缘电阻：  ≥100MΩ

9、电源：      220V±10%   50Hz±5%

10、功率消耗： 20VA～45VA

11、仪器预热： 不少于15分钟

四、仪器各部分的功能

1、数显表头：    显示位移测量值与振动的峰－峰值。

2、琴键开关：    用于选择显示表头所显示的值的内容，分别为“位移值”，“振幅峰－峰值”和“设定值”。

3、通道选择开关： 用于选择使表头显示为某一通道的数值，不影响各个通道的输出端的输出值。

4、调节电位器： 根据各个调节电位器旁所标注的作用进行调整。

      其中，“零位”“满度”是用于传感器的安装位置标定用，“设定”用于仪器在测量时，确定被测体的最大振幅，设定时，表头显示值是用户允许的振动的峰－峰值。当超值时，则仪器发出报警，点亮报警灯，同时相应的输出端，输出开关信号。（见说明书仪器的使用一节）。

5、输出端子：位移：与传感器量程相对应的直流电压－5V－－-0－－-+5V的输出。

振幅：与传感器量程相对应的交流电压0－－－－3.6V输出。

电平：与传感器量程相对应的直流电压0－－-2V输出，

电流：与传感器量程相对应的直流电流0－－-2mA输出。

报警：报警开关信号，当测量值大于设定值时，开关信号翻转。

（注：根据仪器型号的不同，有增减）

五、工作原理

1、传感器和变换器

由电磁感应原理可知，通过金属导体中的磁通发生变化时，就会在导体中产生感生电流，这样电流的流线在金属体内自行闭合，通常称之为涡电流，涡电流的产生必然要消耗一部分磁场能量，从而使产生磁场线圈阻抗发生变化，电涡流式传感器的原理就是基于这种涡流效应，利用这个涡流效应把距离的变化转换为电量的变化。

变换器为传感器提供了高频激励信号，使得在传感器的工作区域内产生一个高频交变磁场，通过变换器和传感器的合理匹配，完成了被测的量（位移、振幅或其它参数）与电量（电压）间的变换，传感器和变换器应一一对应，按号码相连，不要互换，请用户注意，而变换器和测量仪的通道则可互换。

一般来说，传感器的灵敏度随被测体材料、形状等而异。导电率越高，电涡流作用越强，灵敏度也越高。例如，铜、铝等非磁性材料的线性长度只有钢、铁等磁性材料的60％～65％。因此，在测量不同的对象时，都应对被测试体进行校准，求得理想安装位置（即线性中点，如图二）。

2、测量仪

测量仪的作用是放大处理变换器送来的信号。电涡流传感器有一个线性工作范围，在此范围内变换器的输出电压正比于传感器与被测体之间的距离，为了对正负位移（振幅）均能正确测量，就要求传感器安装在理想位置，即V—δ曲线线性中点（图一），这样可从充分利用传感器的有效工作段，为了读数方便，希望此时测量仪输出为零电平时，正好对应的相对位移是线性测量段的中点，如（图二）所示，这样，位移的正负值就和测量仪的表头的正负读数相对应。通过调整“零位”电位器，可以完成的。

根据电涡流传感器的原理，当被测材料或形状发生变化时，引起的电涡流损耗不同，即传感器的灵敏度不一致，而不同量程的传感器对相同被测体的电压灵敏度也不一致，为了使用方便，必须将测量仪输出和仪表表头读数于实际变化相对应或成整数倍，可以通过正确调整“满度”电位器来完成。例如：传感器量程±1mm，设线性中点输出为“0”伏，变化电压调为－1.000V～0～＋1.000V，则测量仪表头读数对应为－1.000mm～0～＋1.000mm。

3、静态标定器

静态标定器用于传感器的静态标定和校准，以求得传感器的输入――输出特性曲线，（如图一）同时用来求得理想安装距离和标定“位移”表头读数之用，被测体安置在试件支架上，传感器安置于夹头上，可通过调节螺母调节传感器与被测体的相对距离，旋转调节螺母用千分尺进行位移的静态标定或校准。（静态标定器外形示意图见图三） 

     

V 变换器输出电压                                 V指示仪输出电压              

 

     V2

                                                        

     V0                                                                                                                                                          

0       δ位移量     

 V1

                          δ 位移量

δ1    δo   δ2

 图   一                                 图   二    

                                                                                          

六、仪器的使用

1、准备：

（1）仪器从包装箱内取出后，应进行全面的外观,附件检查。

（2）将传感器与对应的变换器的输入端连接（用户在使用时不得任意把高频电缆线长度增减），变换器输出端通过10米长的低噪声电缆与测量仪输入端连接。

（3）仪器预热15分钟。

（注：仪器出厂时，已用45#钢初步标定，无特殊情况可根据传感器特性表直接使用）

2、仪器标定校正

（1）将传感器置于静态标定器的夹头上，把试件安置在试件支架上，试件必须根据实际被测体的材料和形状来选择，为了减少测量误差，也可把静态标定器的夹头连同千分尺一起拆下，通过自制固定支架安装的实际被测体上进行调校。

（2）根据变换器接入的通道，将“通道选择开关”打至该通道，将“位移-振幅选择开关”打至“位移”档。

（3）改变静态标定器的调节螺母,使传感器与试件稍稍接触，使千分尺的读数为“零”，，再根据每只传感器的输出特性表中所提供的线性范围段的下限点，调整千分尺，改变传感器与试件的距离到这个下限点，然后，调整“零位”电位器，使仪器的输出读数为“－5V”，（如需0-5V输出，则调为“0V”）再改变千分尺，到线性段的上限点，调整“满度”电位器，使仪器输出读数为“5V”。改变千分尺到线性段的中点，查看输出读数是否是“0V”（或者是2.5V）。如果正好，则表明仪器这一通道基本校正了。如发现中点δ0的电压读数大于“0V”(或者小于“0V”),则要将下限点的位置向试件靠近些（或者离远些）。然后重复上述方法，继续校正。直至下限点δ1，中点δ0和上限点δ2这三点对应的输出电压（V1、V0、V2）读数成直线状，符合精度要求为止。一旦校正以后，这一通道的“零位”和“满度”电位器就不宜再动了，以保证精确测量。零位与满度电位器须反复调整几次，才能达到最佳状态。

图三  静态标定器示意图

 

（4）按上述同样步骤对其他通道进行校准，校准完成后，变换器与指示仪通道的连接不能随意互换，否则会影响测量精度。

（5）校准完毕后，卸下传感器，然后安装在实际被测体上，调整传感器与被测体之间的距离，使仪器读数指示为“5V”或者“0V”的位置。

3、测量

（1）位移测量：将“位移—振幅选择开关”打至“位移”档，即可测量位移量，位移量可从测量仪表头读得，也可从通道的位移输出接口，接电压表读得。

（2）振幅测量：将“位移—振幅选择开关”打至“振幅”档，此时表头显示值即代表振幅的峰－峰值。

 4、设定和报警

   部分型号的测量仪可以进行二个设定和报警，分别为设定1和设定2，报警1和报警2。相互对应。

设定时，将设定选择开关按下，此时，表头的读数即为设定值，调节对应的设定电位器，即可改变设定值。

工作时，当测量值到达设定值时，对应的报警灯点亮，同时，输出相应的开关信号，由常开变为常闭。用于控制。为了防止尖脉冲干扰造成误报警，报警延时约为2秒。

七、使用注意事项

1、请使用与传感器输出特性表中的“模拟被测体”相同的材料。如不相同，则需要重新标定。

2、传感器探头周围一倍于探头直径的地方，不能有其他金属材料。否则，将影响测量精度。

3、由于探头内阻很小，所以，变换器的高频插头部分，工作时最好不要经常动。因为高频插头座的接触电阻，即使变化几个毫欧，也可引起输出变化。

4、由于传感器与前置器是一一对应的，所以，使用时，一般不允许互换。否则，将影响测量精度。

5、传感器与前置器之间的高频电缆，在使用中，是不允许任意增加或减少它的长度的，否则，将严重影响测量的精度。

6、仪器较长时间不用，在重新使用时，建议对传感器进行重新标定，以保证测量精度。（方法见五、2条）

八、系统主要组件

1、□位移振幅测量仪1台。 

2、□位移静态标定器1台。（由用户选配）

3、□CZF/BZF型传感器，变换器。（按用户要求配置） 

4、□专用电缆线数套。

5、□电源线1根。      

 

杭州华瑞仪器有限公司