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电容式和涡流传感器目标材料和旋转目标环境参数

发表时间:2021-05-06 17:40【

  电容式和涡流传感器对目标材料差异的反应不同。涡流传感器的磁场穿透目标并在材料中感应出涡流,从而产生与来自探头的磁场相反的磁场。涡流的强度和所产生的磁场取决于材料的磁导率和电阻率。这些性质在不同的材料之间有所不同。它们也可以通过不同的处理技术(例如热处理或退火)进行修改。例如,以不同方式处理的另外两个相同的铝片可以具有不同的磁性能。在不同的非磁性材料(例如铝和钛)之间,磁导率和电阻率可能很小,但是当与其他非磁性材料一起使用时,针对非磁性材料校准的高性能涡流传感器仍然会出现错误。

  

  非磁性材料(例如铝和钛)与磁性材料(例如铁或钢)之间存在很大差异。铝和钛的相对磁导率约为1,而铁的相对磁导率可高达10,000。

  

  与磁性材料一起使用时,针对非磁性材料校准的涡流传感器根本无法工作。当使用涡流传感器进行精确测量时,必须针对应用中使用的特定材料对传感器进行精确校准。

  

  磁性材料(例如钢和铁)的高磁导率还将在同一材料中的涡流传感器中引起较小的误差。在任何不完美的材料中,都会出现微观裂纹和材料变化。在这些区域周围,材料的渗透性将略有变化。尽管变化相对较小,但是磁性材料的极高磁导率使高分辨率涡流传感器能够检测到这些变化。该问题在磁性材料的旋转目标检测应用中最为明显。

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  可以安装涡流传感器以测量旋转轴的跳动。但是,即使轴是理想的并且绝对没有跳动,高分辨率的涡流传感器也会在轴旋转时检测到可重复的变化曲线。这些变化是材料微小变化的结果。这种现象是众所周知的,称为电抖动。这些误差可能很小,通常在微米范围内。在许多轴跳动检测应用中,尤其是在以涡流传感器为标准的恶劣环境应用中,所寻求的误差更大,因此可以容忍这些小误差。其他更精确的应用程序需要使用技术手段来解决这些错误,或者使用其他检测技术,例如电容传感器。

  

  电容式传感器的电场使用测得的目标作为接地的导电路径。所有导电材料都可以提供相同的良好结果,因此电容式传感器对所有导电材料的测量结果相同。电容传感器校准完毕后,可与任何导电目标一起使用,而不会降低性能。

  

  由于电容传感器的电场不会穿透材料,因此材料的变化不会影响测量。电容式传感器不会表现出涡流传感器的电反弹现象,并且可以与任何由导电材料制成的旋转靶一起使用,而不会产生额外的误差。

  

  涡流传感器应在实际应用中使用与目标材料相同的材料进行精确校准,并且除非与应用中的电气跳动误差相符,否则不得与旋转的磁性材料目标一起使用。电容传感器经过校准后,可以与任何导电材料一起使用,而不会出现与材料相关的错误,并且它们可以很好地与旋转目标一起使用。

  

  环境参数:温度和真空

  

  由于探头结构的差异以及驱动电子设备的相关差异,电容式和涡流传感器具有不同的探头工作温度范围和真空兼容性。

  

  电容式和涡流探头具有不同的工作温度范围。涡流探头由于在恶劣环境下的电阻而具有较大的温度范围。使用聚氨酯电缆的标准涡流探头的工作范围为-25至125°C。使用特氟龙FEP电缆的高温探头的工作范围是-25至200°C。受冷凝影响的电容式探头的工作范围仅为4至50°C。两种传感器技术的驱动器电子设备的工作范围均为4至50°C。

  

  电容式探头和涡流探头均可用于真空应用。选择探头中的材料以确保结构稳定性并最大程度减少真空下的脱气。兼容真空的探头经过额外的清洁过程和特殊包装,以去除可能威胁精密真空环境的异物。

  

  许多真空应用需要精确的温度控制。探头的功耗及其对温度变化的影响是电容式和涡流检测技术之间的差异。电容式探头的电流和功耗非常小。典型的电容式探头消耗的功率不到40µW,并且真空室几乎没有热量。

  

  涡流探头的功耗范围为40µW至1mW。在这些更高的功率下,涡流探头将为真空室贡献更多的热量,并可能干扰高精度的真空环境。涡流探头的功耗取决于许多因素。单凭探头的大小无法很好地预测功耗。每个涡流传感器的功耗必须单独评估。

  

  电容传感器或涡流传感器可以在真空环境下正常工作。在对温度敏感的真空中,涡流传感器可能会为应用提供过多的热量。在这些应用中,电容传感器将是一个更好的选择。


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