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通过电涡流传感器了解传感器的基本特性(一)

通过电涡流传感器了解传感器的基本特性(一)

传感器的特性一般是指输出与输入之间的关系,可用数学函数、坐标曲线、图标等方式表示。根据被测量状态的不同,传感器的特性可分为静态特性和动态特性。今天,我们通过本公司的电涡流传感器来了解下其静态特征。

首先,带大家先了解下上海测振的电涡流位移传感器YD9800.



YD9800电涡流位移传感器

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概况

YD9800电涡流位移传感器能测量被测体(须是金属导体)与探头端面的相对位置。由于其非接触测量、长期工作可靠性高、灵敏度高、抗干扰能力强、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。可测量位移、振幅、转速、尺寸、厚度、表面不平度等。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。

技术参数

工作温度:-40 +85°C

温漂:≤0.05%/°C

频响:0~10kHz;幅频特性1kHz处-1%、10kHz处-5%;相频特性1kHz处-1°、 10kHz处-100

互换性:误差≤5%

分辨率:0.05%

灵敏度:1.346mA/mm

线性误差:≤1%FS

输出特性:

1、负电压输出:-18Vdc~ -26Vdc 功耗≤12mA(不含输出电流)

2、4~20mA电流输出 :+18Vdc~ +30Vdc 功耗≤12mA(不含输出电流)

防爆标志:Ex ia IIB T6 Ga

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通过对YD 9800的介绍,也提及到其线性度、分辨率、频响等特性,这些都是传感器的一些基本特性,接下来带大家进一步了解。


静态特性

静态特性是指当输入量为常量或变化极慢时,即被测量处于稳定状态时的输入量和输出量关系。衡量静态特性的重要指标有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、漂移和可靠性等

01
线性度

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振动传感器在测试技术中是关键部件之一,它的作用主要是将机械量接收下来,并转换为与之成比例的电量。振动传感器并不是直接将原始要测的机械量转变为电量,而是将原始要测的机械量作为振动传感器的输入量,然后由机械接收部分加以接收,形成另一个适合于变换的机械量,最后由机电变换部分再变换为电量。应用领域十分广泛,例如工业自动化、机械设备监测、地震监测等。在机械设备监测中,监测机器设备的振动情况,及时发现潜在的故障,这对于预防性维护和确保设备的正常运行非常重要。

线性度是指传感器的输出与输入之间关系的静态特性曲线偏离直线的程度,又称为非线性误差。输出输入关系可分为线性特征和非线性特征。从传感器的性能看,希望具有线性关系,即具有理想的输入输出关系。但实际遇到的传感器大多为非线性,如果不考虑迟滞和蠕变等因素,传感器的输出与输入关系即可用一个多项式表示:y=a0+a1x+a2x2+…+an xn

如果传感器非线性的方次不高,输入量变化范围较小时,可用一条直线(切线或者割线)近似地代表实际曲线的一段,使传感器输出、输入特性线性化。所采用的直线称为拟合直线。实际特性曲线与拟合直线之间的偏差称为传感器的非线性误差(或线性度),通常用相对误差yL表示,即

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ΔLmax为最大非线性绝对误差;YFS为满量程输出值。

由此可见,非线性误差的大小是以一定的拟合直线为基准直线而得出的。拟合直线不同,非线性误差也不同。

在实际使用中,大部分传感器的静态特性曲线是非线性的。可用一条直线(切线或割线)近似地代表实际曲线的一段,使输入、输出特性线性化,这条直线通常被称为拟合直线。如图一所示为几种拟合直线。

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02
灵敏度

灵敏度是指传感器在稳定工作状态下输出变化量与输入变化量之比。 用S来表示:

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式中,Δy为输出量的增量;Δx为输入量的增量。

灵敏度表征传感器对输入量变化的反应能力。对于线性传感器,它的灵敏度就是它的静态特征的斜率,即s=Δy/Δx为常数,而对于非线性传感器来说,灵敏度是一个随着工作点变化的变化量,实际是该点的导数,用s=dy/dx表示,它实际上就是输入特性曲线上某点的斜率,且灵敏度随着输入量的变化而变化。

如图二所示为非线性传感器的输入-输出特性关系曲线。

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03
分辨力与阈值

分辨力是指传感器能够检测出的被测量的最小变化量。

当被测量的变化量小于分辨力时,传感器对输入量的变化不会出现任何反应。对数字式仪表而言,如果没有其他说明,可以认为该表的最后一位所表示的数值就是它的分辨力。分辨力如果以满量程输出的百分数表示时,则称为分辨率。有时候该值相对满量程输入值的百分比表示,则称为分辨率。

阈值是指能使传感器的输出端产生可测变化量的最小被测输入量值,即零点附近的分辨能力。有的传感器在零位附近有严重的非线性,形成所谓“死区”,则将死区的大小作为阈值。

04
迟滞

指传感器在输入量由小到大(正行程)和输入量由大到小(反行程)变化时其输入-输出特性曲线不重合的程度,如果是同一大小的输入量,传感器正、反行程的输出量的大小是不相等的,测量得到上升曲线和下降曲线出现不重合的现象,使传感器特性曲线形成环状,这种现象称为迟滞。

如图所示为传感器迟滞现象的曲线。

迟滞误差指对应同一输入量的正、反行程输出值之间的最大差值与满量程值的百分比表示,即

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传感器出现迟滞现象主要是由传感器中敏感元件材料的机械磨损、部件内部摩擦、积尘、电路老化、松动等原因引起的。





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