振动传感器和加速度传感器(3801-0200加速度传感器硬核详解)

Posted 2023-05-27

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振动传感器和加速度传感器(3801-0200加速度传感器硬核详解)

大家好，我是【广州工控传感★科技】3801-0200加速度传感器事业部，张工。

当3801-0200传感器与被测物的表面间隙较小时，涡流也较强，阻抗较大，传感器的最终输出电压变小。当传感器与被测物体的表面间隙变大时，涡流变弱，阻抗变小，3801-0200传感器的最终输出电压变大。涡流的强度与间隙的大小成正比，因此3801-0200传感器的输出与振动位移成正比。3801-0200传感器就是基于此原理实现金属物体位移、振动等参数的测量。

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系统主要包括：探头、延长线（用户可根据需要选择）、前置放大器。

根据法拉第电磁感应原理，将块状金属导体置于变化的磁场中或磁力线在磁场中移动时（与金属是否块状无关，有是在切割不变的磁场时没有涡流），导体中会产生涡流。螺旋感应电流称为涡流，上述现象称为涡流效应。

前置放大器中的高频振荡电流通过延长电缆流入探头线圈，在探头的线圈中产生交变磁场。当被测金属体靠近该磁场时，金属表面会产生感应电流，同时涡流场也会产生与磁头线圈方向相反的交变磁场。由于它的反应，头部线圈中高频电流的幅值和相位发生变化（线圈的有效阻抗），这与金属体的磁导率、电导率、线圈的几何形状有关，几何尺寸，电流频率和头部线圈。

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到金属导体表面的距离等参数是相关的。一般假设金属导体的材料均匀，性能呈线性和各向同性，线圈和金属导体系统的物理特性可以由金属导体的电导率、磁导率决定，尺寸因子，头体线圈和金属导体的表面。距离D、电流强度I和频率ω参数来描述。线圈的特性阻抗Z就变成了距离的单值函数。整个函数是非线性，函数的特点是“S”形曲线，可以近似为一个线性段。

通过前端电子电路的处理，将线圈阻抗Z的变化，即头身线圈与金属导体的距离D的变化，转化为电压或电流的变化。输出信号的大小随探头与被测物体表面之间的距离而变化。现场振动试验中使用的传感器一般包括非接触式涡流传感器、速度传感器、加速度传感器和复合传感器（由非接触式传感器和惯性传感器组成）四种。每个传感器都有其固有的频率响应特性，这些特性决定了它的工作范围。如果传感器在其线性频率响应区域之外使用，测量读数会有很大偏差。

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探头正对被测物体表面，能准确检测被测物体表面相对于探头端面间隙的变化。通常探头由线圈、头部、外壳、高频电缆和高频连接器组成。其典型结构如下图所示。

线圈是探头的核心，是3801-0500传感器系统的敏感元件。线圈的物理尺寸和电参数决定了3801-0500加速度计系统的线性范围和探头电参数的稳定性。探头外壳用于支撑探头，并在安装探头时用作夹持结构。外壳由不锈钢制成，一般刻有标准螺纹，并配有锁紧螺母。为了适合不同的应用和安装，探头外壳有不同的类型和不同的螺纹和尺寸。

预处理器是一种电子信号处理器。前置放大器为探头线圈提供高频交流电流。前置放大器感应探头前面的金属导体接近所引起的探头参数变化。在前置放大器之后，会产生一个随探头端面与被测金属导体之间的间隙线性变化的输出电压或电流信号。