选择涡流位移传感器时应考虑的因素

MicroEpsilon的chris jones说，在选择非接触式涡流位移传感器时，需要考虑许多因素，包括目标的温度、校准、目标厚度和尺寸、测量和安装的速度。

       虽然大多数工程师都熟悉非接触式涡流位移传感器，但本文作为一种有用的检查表，列出了在指定传感器之前应考虑的因素，以及这种测量原理的优点和局限性。  

       测量原理

涡流测量原理在电感测量方法中占有独特的地位。该原理基于从振荡电路中提取能量。这种能量是导电材料中涡流感应所必需的。线圈具有交流电，使线圈周围形成磁场。如果在这个磁场中放置一个导电物体，就会产生涡流，根据法拉第的感应定律，涡流形成一个磁场。这个场作用于线圈的磁场，这也会引起线圈阻抗的变化。这种阻抗可以由控制器计算，控制器可以观察传感器线圈的幅值和相位位置的变化。

优势

使用涡流传感器有几个明显的优点。首先，测量是在非接触式的基础上进行的，所以是免磨损的.该原理具有高精度、高分辨率、高温度稳定性等优点。该传感器也可用于铁磁和非铁磁材料.如果需要的话，这些传感器也以高速运行，一些传感器供应商提供高达100 kHz的测量速度。涡流传感器具有较高的测量精度和频率响应时间，加上极强的设计，使得在常规传感器已达到性能极限的任务中能够进行测量。

恶劣环境

涡流传感器在石油、污垢、灰尘、高压和高温的苛刻工业环境中也表现良好。一些供应商，例如，提供强大的涡流传感器，加强保护(到ip 67)的恶劣环境和耐压版本，承受压力高达2，000bar。

       自定义功能

同样重要的是要寻找一个供应商，提供范围广泛的不同的涡流传感器设计，这将使最优的传感器被选择为一个特定的应用。涡流位移传感器的应用经常被发现在传感器和控制器的标准版本在它们的极限执行。对于这些特殊任务，请考虑传感器供应商，这些供应商可以根据您的特定个人需求修改传感器。所要求的典型修改包括改进的传感器设计、微型传感器(直径为2mm至4mm)、目标校准、安装选项、电缆长度、改进的测量范围和带有集成控制器的传感器。

    温度波动

根据供应商的不同，涡流传感器可以在-40°C至+200°C的环境温度下工作，但在运行过程中会发生温度波动。随着目标材料温度的变化，其电阻也随之变化，因此传感器的精度取决于目标温度。因此，监测目标的温度并对其进行补偿是很重要的。例如，微型epsilon在其涡流传感器上提供了“主动温度补偿”功能。它主动测量传感器、电子、电缆和控制器的温度，并相应地调整测量值。

       校准

为了提高传感器的性能，大多数涡流传感器都是由供应商对特定的目标材料进行工厂校准。然而，一些供应商提供能够自我校准的先进涡流测量系统。例如，来自MicroEpsilon的eddyNCDT 3300系列可以存储多达四种不同的材料类型.

       安装和安装

涡流传感器分为屏蔽传感器和非屏蔽传感器。有了屏蔽的传感器，由于一个单独的外壳，场线会更紧密地连接在一起。它们对径向侧翼金属不太敏感。在无屏蔽传感器的情况下，场线出现在传感器的一侧，通常会导致测量范围的扩大。正确的安装是良好的信号质量的关键。

       目标尺寸和几何

测量对象与传感器的相对尺寸影响涡流传感器的线性偏差。理想情况下，屏蔽传感器的测量对象尺寸应至少是传感器直径的1.5倍，对于非屏蔽版本，应至少是传感器线圈直径的3倍。从这个大小，几乎所有的线磁场运行从传感器到目标。因此，几乎所有的磁场线都通过表面穿透目标，从而导致涡流的产生，其中只有较小的线性偏差。

与其测量范围相比，涡流传感器的光斑尺寸相对较大。例如，一个3毫米的测量范围通常需要1.5倍于这个测量范围的目标尺寸，即8-9mm。然而，这取决于传感器是屏蔽的还是非屏蔽的。如果被屏蔽，传感器的测量范围就会减小。如果没有屏蔽，传感器将提供更大的测量范围。

目标几何也是一个重要的因素。涡流传感器通常用来测量旋转或弯曲的轴，在那里他们测量油间隙或振动。然而，几乎所有供应商都将传感器对准一个平坦的目标。如果是这样的话，用户就必须针对目标几何执行他们自己的线性调整。大多数中高端涡流传感器供应商将补偿弯曲的目标，但重要的是检查供应商的数据表或征求意见和指导传感器的选择直接从供应商。

    倾斜角和测量信号

许多非接触式涡流位移测量系统具有良好的线性度和高分辨率，但它们必须安装在与目标成直角的位置。由于传感器对目标的精确直角安装往往难以实现，不同传感器供应商的偏差程度不同。

如果控制器对倾斜角不线性化，则所测值将与在直角位置测量的值略微偏离。因此，了解传感器倾斜对测量信号的影响是非常重要的。

一般情况下，倾斜角度超过6度是可能的非屏蔽传感器比屏蔽，但应避免。原则上，只有特殊的线性化传感器才能提供精确的信号。永久倾斜角已经可以记录在控制器与三点线性化.这避免了倾斜角度对信号质量的任何影响。

       所需目标厚度

涡流位移测量原理要求稳定测量结果的厚度最小。这个最小厚度取决于使用的目标材料和使用的测量频率。较短的距离传感器倾向于使用较高的激励频率，这种频率对目标材料的穿透较少，因此需要更薄的目标。例如，铝靶的最小靶厚为80至100微米，位移小于或等于1毫米。对于钢铁目标，这将增加到400多微米。

这里还必须考虑温度的波动，因为目标材料的厚度会随着温度的增加而增加。例如，如果您正在测量一个温度波动为+/-25°C的目标，则建议将最小目标厚度增加三倍。

皮肤或渗透深度

电磁场在进入导电材料或磁性材料时被衰减。场强和电流密度的下降伴随着在材料表面附近发生的损失。电流密度降低到1/e或37%的特征长度称为皮肤深度。