《模块振动检测下》PPT课件

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1、机、电类《传感器与检测技术项目教程》模块七、振动检测课件统一书号：ISBN978-7-111-48817-0课程配套网站www.sensor-measurement.net或www.liangsen.net2015年2月第1版（作者：梁森、黄杭美、王明霄、王侃夫）8/29/20211本模块介绍“振动”的基本概念、各种测振传感器、激振的方法、各种激振器，简要介绍频谱图、振动的频谱分析，还介绍了MEMS加速度传感器。内容简介今天是：8/29/20218/29/20212模块七、振动检测（下）目录进入进入进入知识链接振动的基本概念项目一

2、、测振传感器项目二、振动的频谱分析与故障诊断拓展阅读MEMS加速度传感器現在時間是：23:238/29/20213任务二涡流式位移传感器测量振动一、认识涡流效应与涡流线圈的阻抗1．涡流效应根据法拉第电磁感应定律，金属导体置于变化的磁场中时，导体表面以及近表面就会产生感应电流。电流在金属体内自行闭合，这种由电磁感应原理产生的旋涡状感应电涡流（以下简称涡流）的现象称为涡流效应。8/29/20214图7-17涡流效应1－涡流线圈2－导电工件3－涡流8/29/20215涡流传感器工作原理涡流效应演示当涡流线圈与金属板的距离x减小时，电涡流

3、线圈的等效电感L减小，等效电阻R增大，Q值降低，流过电涡流线圈的电流i1增大。8/29/20216趋肤效应工件表面产生的涡流在金属导体的纵深方向不是均匀分布的，主要集中在金属导体的表面，称为趋肤效应，也称集肤效应。高频电流向导线外表面聚集8/29/20217圆形导线中的电缆电流趋肤效应示意图a）直流电流时的均匀分布b）中频电流时中心部位电密度减小c）高频电流时，电流趋向表面分布高压电力传输线的8分裂导线减小趋肤效应8/29/20218电磁炉内部的多股漆包线绕制的涡流线圈多股漆包线的原材料8/29/202192．涡流线圈的等效阻抗涡

4、流线圈受被测金属工件影响后一次侧线圈的阻抗Z与激励频率f、磁导率μ、电导率σ、金属导体的形状和表面因素（粗糙度、沟痕、裂纹等）r以及涡流线圈到金属导体的距离δ有关。涡流线圈的等效阻抗Z可用以下函数f的表达式来表示：Z=f（f、μ、σ、r、δ）（7-10）如果控制f、μ、σ、r不变，涡流线圈的阻抗Z就成为δ的单值函数，可以作为非接触式位移检测传感器；如果控制δ、f不变，就可以用来检测与表面因素r有关的表面电导率σ、表面温度、表面裂纹等参数，或用来检测与材料磁导率μ有关的材料型号、表面硬度等参数。涡流线圈的阻抗与f、μ、σ、r、δ之间

5、的关系均呈非线性关系，必须由计算机进行线性化处理或曲线拟合。8/29/202110二、涡流式传感器探头结构图7-18涡流探头结构1－扁平涡流线圈2－探头壳体3－壳体上的位置调节螺纹4－印制电路板5－夹持锁紧螺母6－电源指示灯7－阈值指示灯8－输出屏蔽电缆9－电缆插头8/29/202111三、涡流探头信号转换电路（图7-19）1．定频调幅式信号转换电路AM电路：以输出高频信号的幅度来反映涡流探头与被测金属导体之间的关系。石英晶体振荡器通过耦合电阻R,向由探头线圈和一个微调电容C0组成的并联谐振回路提供一个稳频、稳幅的高频激励信号，相

6、当于一个恒流源。当被测振动体为非磁性金属时，探头线圈的等效电感Lx减小，并引起Q值下降，输出电压uLx及Uo就大大降低8/29/202112图7-20定频、调幅式的谐振曲线0－探头与被测物间距很远时1－非磁性金属、间距较小时2－非磁性金属、间距与探头线圈直径相等时3－磁性金属、间距较小时8/29/2021132．调频式电路FM电路：是将涡流线圈的电感量L与微调电容C0构成LC振荡器，以振荡频率f作为输出量。此频率可以通过F/V转换器（又称为鉴频器）转换成电压。也可以直接将频率信号（TTL电平）送到计算机的计数、定时器接口，计算出频

7、率的变化。测量转换原理如图7-21a所示。并联谐振回路的谐振频率为（7-11）AMFM8/29/202114图7-21调频式测量转换电路原理框图及鉴频器特性当涡流线圈与被测振动体的距离x变小时，涡流线圈的电感量L也随之变小，引起LC振荡器的输出频率变大，此频率差可直接用计算机测量。如果要用模拟仪表进行显示或记录时,必须使用鉴频器,将Δf转换为电压ΔUo。如果被测金属板处于振动状态，与涡流探头的距离δ周期变化，鉴频器的输出信号为同频率的交流电压。a）测量转换原理b）鉴频器特性8/29/202115四、涡流式测振传感器的特性YD980

8、0系列电涡流位移传感器特性探头的直径与测量范围及分辨力之间有何关系？线圈直径φ/mm壳体螺纹/mm线性范围/mm最佳安装距离/mm最小被测面/mm分辨力/μm5M8×110.515111M14×1.54235425M16×1.58470850M30