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详细说明
C5-7326-8101-02，
8111-01-A99-B03-C01-D01-E50电涡流传感器
广泛应用于电力、石油、化工、冶金等行业，
对汽轮机、水轮机、发电机、鼓风机、压缩机、齿轮箱等大型旋转机械的轴的径向振动、轴
向位移、鉴相器、轴转速、胀差、偏心、油膜厚度等进行在线测量和安全保护，以及转子动
力学研究和零件尺寸检验等方面
涡流位移传感器可以准确测量被测体(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——
转轴，而电涡流位移传感器能直接测量转轴的各种运行状态，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。
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C
C
C C
0
1 2
1 2
=
+
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，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。
采用四个M4×12 GB29-76螺栓安装(产品附件)；
导轨安装，可以方便地安装在标准35mm导轨上。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；
供电电源Ut：±12V～±15V，输出0V～+5V、+1V～+5V 、-5V～+5V、0V～
+10V、+2V～+10V、-10V～+10V。 电流输出：供电电源Ut：+18Vdc～+30Vdc，输出电流：4～20mA。 接线方式：采用SpringLoc 端子，有自动紧固的功能，不需要安装工具即可接线，由
于不需要螺栓固定，不会发生松动，。 前置器外壳是用铝铸造而成，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；安装底板和导轨卡座均为工程绝缘塑料，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”)。 将前置器反面的标签撕下，打开盖板,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，一般不要打开盖板
探头线圈产生的磁场范围是一定的，在被测体表面形成的涡流场也是一定的，如图1-8
所示的涡流区效应范围，几何尺寸可按下列公式计算：
C=0.86ras
ri
=0.52ras
ra
=1.39ras
所以，当被测面为平面时，以正对探头中心线的点为中
心，被测面直径应当大于探头头部直径1.5倍以上；当被测
体为圆轴而且探头中心线与轴心线正交时，一般要求被测轴
直径为探头头部直径的3倍以上，否则灵敏度就会下降，一
般当被测面大小与探头头部直径相同时，灵敏度会下降至
70%左右。
被测体的厚度也会影响测量结果。在被测体中电涡流场
作用的深度由频率、材料导电、导磁率决定，深度b可按下
式求得：
f
1
···
=
mdp
b (单位：m)
其中δ—导电率、μ—导磁率、f—频率(通常为1MHz左右)
因此如果被测体太薄，将会造成电涡流作用不够，使传感器灵敏度下降，一般厚度大于
0.1mm以上的钢等导磁材料及厚度大于0.6mm以上的铜、铝等弱导磁材料，则灵敏度不会受其
厚度的影响。
被测体表面加工状况的影响
不规则的被测体表面，会给实际的测量值造成附加误差，特别是对于振动测量，这个附
加误差信号与实际的振动信号叠加一起，在电气上很难进行分离，因此被测表面应该光洁，
不应该存在刻痕、洞眼、凸台、凹槽等缺陷(对于特意为键相器、转速测量设置的凸台或凹槽
除外)。通常，对于振动测量被测面表面粗糙度Ra要求在0.4μm～0.8μm之间(API670标准推
荐值)，一般需要对被测面进行衍磨或抛光；对于位移测量，由于指示仪表的滤波效应或平均
效应，可稍放宽(一般表面粗糙度Ra不超过0.8μm～1.6μm)。
传感器特性与被测体的导电率和导磁率有关，
当被测体为导磁材料(如普通钢、结构钢等)时，由
于磁效应和涡流效应同时存在，而且磁效应与涡流
效应相反，要抵消部分涡流效应，使得传感器感应
灵敏度低；而当被测体为非导磁或弱导磁材料(如
铜、铝、合金钢等)时，由于磁效应弱，相对来说
涡流效应要强，因此传感器感应灵敏度要高。图1-9
列出了同一套传感器测量几种典型材料时的输出
特性曲线，图中各曲线所对应的灵敏度为：
铜：14.9 V/mm
铝：14.0 V/mm
不锈钢(1Cr18Ni9Ti)：10.4V/mm
45号钢：8.2 V/mm
40CrMo钢：8.0 V/mm（出厂校准
材料）
除非在订货时进行特别说明，通常，在出厂前传感器系统用40CrMo材料试件进行校准，
只有和它同系列的被测体材料，产生的特性方程才能和40CrMo的相近；当被测体的材料与
40CrMo成分相差很大时，则须按第三章节所述步骤进行重新校准，否则可能造成很大的
测量误差。
因为大多数的汽轮机、鼓风机等设备的转轴是用40CrMo材料或者与之相近的材料制造，
因此传感器系统用40CrMo材料作出厂校准，能适合大多数的测量对象。
