JX20系列电涡流位移传感器

JX20系列电涡流位移传感器前言广州精信仪表电器有限公司~1~电话:[phone]；；；；；；；；Email:[e-mail]®前前前前言言言言本手册适用于对电子仪表以及对设备监测有实践经验的工程技术人员。您可以通过本手册，了解JX20系列电涡流位移传感器系统的工作原理、系统组成、产品性能，并获得传感器安装、维修方面的有关建议。本手册第一章综合介绍了传感器的优越性能、各部分组成结构以及传感器系统的基本工作原理和影响传感器系统工作的一些因素。第二章介绍了对传感器系统进行验收的一般程序，以及对传感器系统最常见的三种使用方式和系统进行安装时应注意的问题提出了一些建议。第三章介绍了传感器系统的重新校准以及故障检查和维修的方法。另外附录A提供了传感器系统的型号命名和选型说明，附录B提供了传感器系统的技术规范。本手册中有关传感器的型号规格的规定以及传感器的详细技术规范是依据美国石油部标准API670提出的。本手册提出的一些安装传感器系统方面的建议，主要参照API670标准以及经验所得，可作您参考之用。若有不详之处，敬请来电来函。JX20系列电涡流位移传感器综述广州精信仪表电器有限公司~1~电话:[phone]；；；；；；；；Email:[e-mail]®第一章第一章第一章第一章综综综综述述述述第一节第一节第一节第一节系统简介系统简介系统简介系统简介为何采用电涡流位移传感器为何采用电涡流位移传感器为何采用电涡流位移传感器为何采用电涡流位移传感器●电涡流位移传感器能测量被测体(必须是金属导体)与探头端面的相对位置。●电涡流位移传感器长期工作可靠性好、灵敏度高、抗干扰能力强、非接触测量、响应速度快、不受油水等介质的影响，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，可以分析出设备的工作状况和故障原因，有效地对设备进行保护及进行预测性维修。●从转子动力学、轴承学的理论上分析，大型旋转机械的运行状态主要取决于其核心——转轴，而电涡流位移传感器能直接测量转轴的状态，测量结果可靠、可信。过去，对于机械的振动测量采用加速度传感器或速度传感器，通过测量机壳振动，间接地测量转轴振动，测量结果的可信度不高。系统组成系统组成系统组成系统组成系统主要包括探头探头探头探头、延伸电缆延伸电缆延伸电缆延伸电缆(用户可以根据需要选择)、前置器前置器前置器前置器和附件附件附件附件。延伸电缆转接连接头探头前置器图1-1传感器系统的组成与美国本特利与美国本特利与美国本特利与美国本特利(BN)(BN)(BN)(BN)公司产品兼容公司产品兼容公司产品兼容公司产品兼容JX20系列电涡流位移传感器的各项性能指标相当或接近美国本特利(BN)公司3300系列产品水平，可直接替换BN公司3300、7200系列产品。JX20系列电涡流位移传感器综述广州精信仪表电器有限公司~2~电话:[phone]；；；；；；；；Email:[e-mail]®第二节第二节第二节第二节系统的工作原理系统的工作原理系统的工作原理系统的工作原理传感器系统的工作机理是电涡流效应。当接通传感器系统电源时，在前置器内会产生一个高频电流信号，该信号通过电缆送到探头的头部，在头部周围产生交变磁场H1。如果在磁场H1的范围内没有金属导体材料接近，则发射到这一范围内的能量都会全部释放；反之，如果有金属导体材料接近探头头部，则交变磁场H1将在导体的表面产生电涡流场，该电涡流场也会产生一个方向与H1相反的交变磁场H2。由于H2的反作用，就会改变探头头部线圈高频电流的幅度和相位，即改变了线圈的有效阻抗。这种变化既与电涡流效应有关，又与静磁学效应有关，即与金属导体的电导率、磁导率、几何形状、线圈几何参数、激励电流频率以及线圈到金属导体的距离等参数有关。假定金属导体是均质的，其性能是线性和各向同性的，则线圈——金属导体系统的物理性质通常可由金属导体的磁导率μ、电导率σ、尺寸因子r，线圈与金属导体距离δ，线圈激励电流强度I和频率ω等参数来描述。因此线圈的阻抗可用函数Z=F(μ,σ,r,I,ω)来表示。如果控制μ、σ、r、δ、I、ω恒定不变，那么阻抗Z就成为距离δ的单值函数，由麦克斯韦尔公式，可以求得此函数为一非线性函数，其曲线为“S”形曲线，在一定范围内可以近似为一线性函数。在实际应用中，通常是将线圈密封在探头中，线圈阻抗的变化通过封装在前置器中的电子线路的处理转换成电压或电流输出。这个电子线路并不是直接测量线圈的阻抗，而是采用并联谐振法，见图1-3，即在前置器中将一个固定电容CCCC01212=+C和探头线圈Lx并联与晶体管T一起构成一个振荡器，振荡器的振荡幅度Ux与线圈阻抗成比例，因此振荡器的振荡幅度Ux会随探头与被测间距δ改变。Ux经检波滤波，放大，非线性修正后输出电压Uo，Uo与δ的关系曲线如图1-4所示，可以看出该曲线呈“S”形，即在线性区中点δ0处(对应输出电压U0)线性最好，其斜率(即灵敏度)较大，在线性区两端，斜率(灵敏度)逐渐下降，线性变差。(δ1，U1)——线性起点，(δ2，U2)——线性末点。第三节第三节第三节第三节产品说明产品说明产品说明产品说明探探探探头头头头探头对正被测体表面，它能精确地探测出被测体表面相对于探头端面间隙的变化。通常探头由线圈、头部、壳体、高频电缆、高频接头组成，其典型结构见图1-5所示。图1-5探头典型结构rH1d线圈金属导体I1H2I2(μ,σ)图1-2电涡流作用原理图检波滤波TC1被测金属导体δC2UX放大线性修正LXUO图1-3传感器原理框图δ探头0被测金属导体UOU2U0U1δ1δ0δ2图1-4传感器输出特性曲线锁口加强无螺纹部分螺纹部分扳手平面铠装(可选)线圈头部壳体高频电缆高频接头锁紧螺母JX20系列电涡流位移传感器综述广州精信仪表电器有限公司~3~电话:[phone]；；；；；；；；Email:[e-mail]®线圈是探头的核心，它是整个传感器系统的敏感元件，线圈的物理尺寸和电气参数决定传感器系统的线性量程以及探头的电气参数稳定性。探头头部采用耐高低温的PPS工程塑料，通过“二次注塑”工艺将线圈密封其中。这项技术增强了探头头部的强度和密封性，在恶劣环境中可以保护头部线圈能可靠工作。头部直径取决于其内部线圈直径，由于线圈直径决定传感器系统的基本性能——线性量程，因此我们通常用头部直径来分类和表征各型号探头，一般情况传感器系统的线性量程大致是探头头部直径的1/2～1/4。我们为JX20系列设计了φ5、φ8、φ11、φ25、φ50五种直径的头部(见附录A)，也可生产其它规格的头部体。探头壳体用于支撑探头头部，并作为探头安装时的装夹结构。壳体采用不锈钢制成，一般上面刻有标准螺纹，并备有锁紧螺母。为了能适合不同的应用和安装场合，探头壳体具有不同的型式和不同的螺纹及尺寸规格(见附录A)。高频电缆是用于联接探头头部到前置器(有时中间带有延伸电缆转接)，这种电缆是用氟塑料绝缘的射频同轴电缆，通常电缆长度有0.5m、1m、5m、9m四种选择(见附录A)，当选择0.5m和1m时必须用延伸电缆以保证系统的总的电缆长度为5m或9m，至于选择5m还是9m应该是考虑能满足将前置器安装在设备机组的同一侧来决定。根据探头的应用场合和安装环境，探头所带电缆可以配有不锈钢软管铠装(可选择)，以保护电缆不易被损坏，对于现场安装探头电缆无管道布置的情况，应该选择铠装。探头电缆接头是符合美国军用规范MIL-C-39012的高频同轴接头。探头整体各部件通过机械变形联接，在恶劣环境中可以保证探头的稳定性和可靠性。延延延延伸伸伸伸电电电电缆缆缆缆作为系统的一个组成部分，延伸电缆(如图1-6所示)用来联接和延长探头与前置器之间的距离，您可以对延伸电缆长度和是否需要带铠装进行选择(详见附录A)，选择延伸电缆的长度应该使延伸电缆长度加探头电缆长度与配套前置器所要求的长度一致(5m或9m)，铠装选择的情况同探头电缆。标记电缆长度A转接头铠装(可选)同轴电缆同轴接头图1-6延伸电缆采用延伸电缆的目的是为了减短探头所带电缆长度，对于用螺纹安装探头时，需转动探头，过长的电缆不便使电缆随探头转动，容易扭断电缆，这种情形在探头安装部分有进一步说明。延伸电缆的两端接头不同，带阳螺纹的接头(转接头)与探头联接，带阴螺纹的接头与前置器联接。注注注注意意意意探头电缆和延伸电缆长度一经选定，使用时不能随意加长或缩短。如有必要，则须重新校准，否则可能引起传感器超差。!JX20系列电涡流位移传感器综述广州精信仪表电器有限公司~4~电话:[phone]；；；；；；；；Email:[e-mail]®前前前前置置置置器器器器前置器是一个电子信号处理器。一方面前置器为探头线圈提供高频交流电流；另一方面，前置器感受探头前面由于金属导体靠近引起探头参数的变化，经过前置器的处理，产生随探头端面与被测金属导体间隙线性变化的输出电压或电流信号。JX20系列前置器统一一种安装尺寸,提供两种输出方式：前置器如图1-7所示。●外形尺寸：80mm×60mm×45mm。●安装尺寸：51mm×51mm，采用四个M3×40GB29-76螺栓安装(作为产品附件提供)●电压输出：供电电源Ut：-20Vdc～-26Vdc，输出电压极限：-0.7V～(Ut-1)V，线性范围输出起始电压：-2V～-18V。●电流输出：供电电源Ut：+18Vdc～+30Vdc，输出电流：4～20mA。●探头插座是与探头和延伸电缆接头同一系列的高频插座，电源、输出端子是标准的重载隔离型三端接线端子。●前置器外壳是用铝铸造而成，表面已进行喷塑处理。为了屏蔽外界干扰，在前置器内部已将壳体与信号公共端(信号地)联接；在底板和安装孔处都加装了工程塑料绝缘，这样可以保证在安装前置器时，使前置器壳体与大地隔离(即所谓“浮地”)。●将工程塑料底板扳开，可以对前置器进行校准(校准的详细介绍见第三章)，除非需要进行传感器系统重新校准或前置器出现故障，一般不要打开底板。图1-7前置器前置器的实用设计：●前置器的结构使高频插座内凹，不易损坏高频插座。●三端接线端子镶嵌固定，直接与内部电路连接，确保连接可靠性。●前置器的容错性：电源端、公共端(信号地)、输出端任意接线错误不会损坏前置器，电源极性错误保护，输出短路保护。●前置器的核心是电子线路板，除个别校准用的元件外，其它元件均用环氧树脂胶灌封，这样可以提高前置器的抗振、防潮性能。前置器在出厂校准后，各校准元件也用硅胶密封，用户自行校准后，也应这样做。关于校准的详细介绍见第三章。产品出厂标记产品出厂标记产品出厂标记产品出厂标记●前置器的型号和编号贴在前置器壳体表面。●探头及延伸电缆的型号和编号也分别并封在电缆上靠近高频接头处的一段透明热缩套管里。804550.82550.8605151JX20系列电涡流位移传感器综述广州精信仪表电器有限公司~5~电话:[phone]；；；；；；；；Email:[e-mail]®您可以根据出厂校验单上所标明的各型号和编号，对照产品上的标签，按出厂校准的情况进行系统配套，这样在出厂后一年内使用此传感器系统时可以不再校准。但是，一般要求在传感器使用前都应进行校准检查，尤其是当使用条件与出厂校准条件不同时，如被测体材料与出厂校准单注明校准材料牌号不同。标准配套附件标准配套附件标准配套附件标准配套附件●每个标准安装探头配2个螺母(六角薄螺母GB6173-86，材料1Cr18Ni9Ti，螺纹规格与探头螺纹规格一致)、2个垫片(GB97-76，规格与探头螺纹配套)、2个弹簧垫圈(GB93-76，规格与探头螺纹配套)，每个反装探头配1个螺母、1个垫圈、1个弹簧垫