CN115638717A - 一种可测自振电涡流传感器探头及其测量方法 - Google Patents

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薛力铭
郑楠
张立
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Abstract

本发明属于电涡流传感器技术领域，尤其涉及一种可测自振电涡流传感器探头及其测量方法。其提高传感器检测的准确性，降低系统运行风险。包括壳体组件及固定于壳体组件上的探头组件；所述壳体组件包括壳体；所述壳体内设置有永磁体，该永磁体由铝支架支撑固定于壳体内腔；该永磁体外套有感应线圈，该感应线圈通过弹簧与壳体内壁相连。

Description

一种可测自振电涡流传感器探头及其测量方法
技术领域
本发明属于电涡流传感器技术领域，尤其涉及一种可测自振电涡流传感器探头及其测量方法。
背景技术
电涡流传感器通过电涡流效应准确测量被测体(即金属导体)与探头端面的相对位置，其长期工作可靠性好、灵敏度高和抗干扰能力强等介质的影响。因而电涡流传感器常被用于对大型旋转机械的轴位移、轴振动、轴转速等参数进行长期实时监测。
电涡流传感器主要由探头、线缆和前置器组成，被监测物体(转轴)与探头保持垂直，探头通过螺母固定于机壳上。当转轴发生位移振动时，探头内部电磁线圈检测的电信号，由线缆传递给前置器，通过前置器对信号进行处理，以得出被监测物体发生的位移量，进而实时的检测被监测物体的动态，以保证系统的稳定运行。但由于运动是相互的，尚若由于某些突发因素，探头固定的大型旋转机壳本身发生位移或者某一程度的自身振动，将会引起探头自身的位移振动，当探头和转轴同时发生不同频率的位移振动时，探头将不能准确的检测转轴的位移情况，进而失去了电涡流传感器检测的意义，长期运行，不利于系统安全稳定的运行。
发明内容
本发明就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种可测自振电涡流传感器探头及其测量方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。一种可测自振电涡流传感器探头，包括壳体组件及固定于壳体组件上的探头组件；所述壳体组件包括壳体；所述壳体内设置有永磁体，该永磁体由铝支架支撑固定于壳体内腔；该永磁体外套有感应线圈，该感应线圈通过弹簧与壳体内壁相连。
进一步地，所述铝支架与壳体内壁过盈装配相连；所述弹簧一端与感应线圈相连，弹簧另一端与一端环相连，该端环与壳体内壁过盈装配相连。
更进一步地，每个感应线圈均与三个弹簧相连。
更进一步地，所述感应线圈有两个，其中一感应线圈分布于铝支架前侧，另一感应线圈分布于铝支架后侧，两个感应线圈串联连接，最终通过线缆与前置器连接，实现感应信号的处理。
进一步地，所述探头组件包括绕组骨架及绕组线圈，所述绕组线圈缠绕于绕组骨架，后一保护壳罩于绕组骨架外，形成探头组件；该探头组件通过压环过盈装配于壳体组件上。
进一步地，所述壳体后端扣有后端盖，壳体外壁设置有位置调节螺纹，使用时，壳体穿过设备机壳，两侧各通过一螺母进行锁紧定位。
可测自振电涡流传感器探头的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将电涡流传感器探头安装于设备机壳上，且被监测物体与探头组件保持垂直。
步骤2、将电涡流传感器输出端连接测量显示仪器，以监测被监测物体和传感器探头自身的振动情况。
步骤3、设定监测临界值，包括被监测物体振动临界值及电涡流传感器探头自身振动临界值。
步骤4、当未超过两个监测临界值时，继续保持工作，继续进行检测。
步骤5、当被监测物体或电涡流传感器探头两者之一的振动超过临界值，停止工作，进行检查解除振动故障后，继续进行监测。
进一步地，步骤1中，当设备机壳发生位移振动时，传感器会随着机壳发生同频率的振动；由于支撑感应线圈的弹簧，感应线圈处于自由状态，会发生不同于探头组件振动频率与幅度的振动；基于永磁体，感应线圈闭合回路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时，导体中会产生感应电流，感应电流通过线缆反馈给前置器；进而实现传感器自身振动的检测。
与现有技术相比本发明有益效果。
本发明通过改进传感器内部结构，使得传感器不但具备检测监测物体的振动位移效果，还具备检测自身位移振动的功能效果，以提高传感器检测的准确性，降低系统运行风险。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。
图1为本发明提供的一种电涡流传感器探头的透视图。
图2为本发明提供的一种电涡流传感器探头的剖面透视图。
图3是本发明提供的一种电涡流传感器探头的剖视图。
图4是本发明提供的一种电涡流传感器的工作原理示意图。
图中，1-壳体组件；2-探头组件；1-1-壳体；1-2-后端盖；1-3-铝支架；1-4-端环；1-5-永磁体；1-6-感应线圈；1-7-弹簧；2-1-绕组骨架；2-2-绕组线圈；2-3-保护壳；2-4-压环。
具体实施方式
如图1-4所示，可测自振电涡流传感器探头包括：探头组件和壳体组件。所述壳体组件包括壳体、后端盖、铝支架、端环、永磁体、感应线圈和弹簧，铝支架和端环过盈装配于壳体内，铝支架用于支撑永磁体，弹簧与感应线圈相连接，固定于端环上。所述探头组件包括绕组骨架、绕组线圈、保护壳和压环，其中，绕组线圈缠绕于绕组骨架内，保护壳套在绕组骨架外，压环将探头组件整体通过过盈装配安装与壳体组件上。
根据法拉第电磁感应定律，当传感器探头线圈通以正弦交变电流i1时，线圈周围空间必然产生正弦交变磁场H1，其使置于此磁场中的被监测金属导体表面产生感应电流，即电涡流。与此同时，电涡流i2又产生新的交变磁场H2；磁场H2与磁场H1方向相反，并力图削弱磁场H1，从而导致探头线圈的等效电阻相应地发生变化。其变化程度取决于被监测金属导体的电阻率ρ，磁导率μ，线圈与金属导体的距离x，以及线圈激励电流的频率f等参数。如果只改变上述参数中的一个，而其余参数保持不变，则阻抗Z就成为这个变化参数的单值函数，从而确定该参数的大小。本发明不但能够实现电涡流传感器的功能，监测被监测物体的位移与振动，还可以监测探头自身的振动情况，保证传感器工作的精准性。
实施例1。
可测自振电涡流传感器探头安装及使用：传感器前端穿过被监测物体设备机壳，探头外壳的表面覆盖有螺纹，通过螺母夹紧，安装固定。将探头前端线圈部分伸入到被监测物体的内部，当被监测发生位移或振动时，由于电涡流效应，感应线圈的阻抗发生变化，进而得知被监测物体的位移或振动情况。
具体地，传感器通过螺母固定于机壳上，被监测物体与探头组件保持垂直。当机壳发生位移振动时，探头会随着机壳发生同频率的振动，探头内部部件也会发生同频率的振动。由于支撑感应线圈弹簧的存在，使得感应线圈处于自由状态，当探头发生振动时，感应线圈会发生不同于探头振动频率与幅度的振动，根据法拉第电磁感应定律，由于永磁体的存在，感应线圈闭合回路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时，导体中就会产生感应电流，感应电流通过线缆反馈给前置器，每当探头发生振动，根据不同振动频率幅度的大小，均会有不同幅值大小的电流流出，通过线缆传递给前置器进行信号处理，以识别振动的强弱，进而实现设备壳体自身振动的检测工作，提高系统运行的稳定性。
实施例2。
可测自振电涡流传感器探头的测量方法，具体包括以下步骤：
步骤一：将电涡流传感器探头伸入被监控设备内部，将探头安装于设备壳体上，通过螺母进行安装固定，其中探头与被监测物体的距离需要根据需要进行调整，被检测物体需要与探头保持垂直。
步骤二：将电涡流传感器的输出端(前置器)与测量显示仪器相连接，当探头端感应被监测物体发生位移或振动时，或探头所固定的设备自身发生振动时，测量显示仪器就会发生显示与报警。
步骤三：根据实际情况的需要，设定可允许被监测物体(包括转轴和探头本身)的振动大小，转换为电压阈值大小，作为监测的临界值。
步骤四：将电涡流传感器通电，开始工作，进行监测被测物体。
步骤五：被监测物体开始工作。
步骤六：当探头本身和被监测物体发生振动或位移时，测量显示仪器的电压阈值大小未超过允许范围时，继续保持工作，继续进行监测。
步骤七：当无论探头本身，还是被监测物体测量显示仪器的电压阈值大小超过允许范围时，均断开电源，停止被监测物体的工作和电涡流传感器的工作。
步骤八：根据测量显示仪器显示的电压阈值大小，检修被监测物体或者探头所固定的设备本身，排除故障。
步骤十：然后重复步骤三，继续进行监测工作。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种可测自振电涡流传感器探头，包括壳体组件及固定于壳体组件上的探头组件；其特征在于：所述壳体组件包括壳体；所述壳体内设置有永磁体，该永磁体由铝支架支撑固定于壳体内腔；该永磁体外套有感应线圈，该感应线圈通过弹簧与壳体内壁相连。
2.根据权利要求1所述的一种可测自振电涡流传感器探头，其特征在于：所述探头组件包括绕组骨架及绕组线圈，所述绕组线圈缠绕于绕组骨架，后一保护壳罩于绕组骨架外，形成探头组件；该探头组件通过压环过盈装配于壳体组件上。
3.根据权利要求1所述的一种可测自振电涡流传感器探头，其特征在于：所述铝支架与壳体内壁过盈装配相连；所述弹簧一端与感应线圈相连，弹簧另一端与一端环相连，该端环与壳体内壁过盈装配相连。
4.根据权利要求3所述的一种可测自振电涡流传感器探头，其特征在于：每个感应线圈均与三个弹簧相连。
5.根据权利要求4所述的一种可测自振电涡流传感器探头，其特征在于：所述感应线圈有两个，其中一感应线圈分布于铝支架前侧，另一感应线圈分布于铝支架后侧，两个感应线圈串联连接，再通过线缆与前置器连接。
6.根据权利要求1所述的一种可测自振电涡流传感器探头，其特征在于：所述壳体后端扣有后端盖，壳体外壁设置有位置调节螺纹，使用时，壳体穿过设备机壳，两侧各通过一螺母进行锁紧定位。
7.可测自振电涡流传感器探头的测量方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、将电涡流传感器探头安装于设备机壳上，且被监测物体与探头组件保持垂直；
步骤2、将电涡流传感器输出端连接测量显示仪器，以监测被监测物体和传感器探头自身的振动情况；
步骤3、设定监测临界值，包括被监测物体振动临界值及电涡流传感器探头自身振动临界值；
步骤4、当未超过两个监测临界值时，继续保持工作，继续进行检测；
步骤5、当被监测物体或电涡流传感器探头两者之一的振动超过临界值，停止工作，进行检查解除振动故障后，继续进行监测；
所述电涡流传感器探头为权利要求1-6任一项所述的电涡流传感器探头。
8.根据权利要求7所述的测量方法，其特征在于：步骤1中，当设备机壳发生位移振动时，传感器会随着机壳发生同频率的振动；由于支撑感应线圈的弹簧，感应线圈处于自由状态，会发生不同于探头组件振动频率与幅度的振动；基于永磁体，感应线圈闭合回路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时，导体中会产生感应电流，感应电流通过线缆反馈给前置器；进而实现传感器自身振动的检测。
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