電渦流傳感器完整簡介

一、定義

電渦流傳感器（Eddy Current Sensor），基于電渦流效應實現測量，屬于非接觸式電磁類傳感器，僅可檢測金屬導電材料，是工業轉子監測、精密位移測量的核心儀表。

電渦流探頭實物

二、核心工作原理（電渦流效應）

1. 前置器輸出高頻交變電流，經電纜送入探頭線圈，產生原交變磁場 H?；

2. 磁場覆蓋金屬導體時，金屬表層感應出環形閉合電流 ——電渦流；

3. 電渦流生成反向磁場 H?，抵消原磁場，使探頭線圈等效阻抗、電感、諧振頻率發生改變；

4. 電路采集阻抗變化量，標定后換算為距離、振動、厚度等物理量。

影響測量的關鍵變量

線圈阻抗函數：Z=f(d,σ,μ,f)

· d：探頭與金屬間距（主要測量量）

· σ：金屬電導率（銅、鋁、鋼差異大）

· μ：金屬磁導率（鐵磁材料干擾顯著）

· f：線圈激勵頻率（1kHz～2MHz）

工程使用時固定材質、頻率，僅把間距 d 作為變量，實現線性測量。

三、系統組成（整套三部件）

1. 探頭：頭部內置高頻線圈，螺紋殼體，分普通型、高溫型、小型微型；

2. 延伸電纜：匹配探頭阻抗，固定長度不可隨意裁剪；

3. 前置器（控制器）：內置振蕩、解調電路，輸出標準電壓 / 電流信號（0～5V、4～20mA）。

四、核心優勢

1. 非接觸：無機械摩擦磨損，適配高速旋轉軸；

2. 環境適應性強：不受油、水、粉塵、塑料、絕緣層遮擋；

3. 超高精度：分辨率可達 0.1μm，線性度好；

4. 頻響寬：可測靜態位移 + 高頻動態振動（最高百 kHz）；

5. 壽命長、穩定可靠，適合設備長期在線監測；

6. 結構小巧，安裝空間要求低。

五、局限性

1. 僅測金屬導體，塑料、陶瓷、非金屬無法檢測；

2. 材質影響讀數：鐵磁 / 非鐵磁金屬需單獨標定；

3. 存在趨膚效應：渦流僅集中金屬表層，超薄金屬、鍍層會產生誤差；

4. 量程偏小，常規量程 0.5～10mm；

5. 高溫工況需選用專用高溫探頭。

六、主要測量參數與應用場景

1. 軸位移 / 軸振動（最主流）

汽輪機、風機、壓縮機、電機轉子監測，TSI 機組安全監視系統標配：

· 軸向位移（防止軸竄動碰磨）

· 徑向振動、軸心軌跡、偏心、轉速

2. 精密間隙 / 位移檢測

機床主軸、精密工裝、閥門開度、軸承間隙在線檢測。

3. 金屬厚度 / 鍍層測厚

鋁板、鋼板、金屬鍍層厚度無損檢測。

4. 無損探傷與材料識別

檢測金屬裂紋、區分金屬材質、測量電導率 / 硬度。

5. 接近開關

電感式金屬有無檢測、高速計數、限位觸發。

七、工業分類

1. 高頻反射式（工業主流）：測位移、振動，轉子監測專用；

2. 低頻透射式：多用于金屬板材厚度檢測。