1.电涡流传感器主要参数和优势

电涡流位移传感器的探头的几何参数对传感器的性能有重大影响，探头是涡流传感器的最重要组成部分，通常采用非金属材料制作，要求坚固，不易变形。在某些场合还要求探头材料能耐高温、耐高压及不受油类介质的影响。传感器探头的结构如图3所示，用高频特性较好的非金属材料(如聚四氟乙烯)作线圈骨架，外面罩以聚酰亚胺保护套。线圈骨架内、外直径固定，骨架做成可抽动的，以使线圈的厚度可调。线圈的几何参数对传感器性能的影响是很大的，研究其几何参数对其性能的影响规律是十分必要的。

 

德国米铱DT3300电涡流传感器测量系统参数，选择电涡流传感器时，应主要考虑传感器的精度（也就线性度），分辨率，扫描频率，耐受的环境温度，重复性等因素，包括安装空间也需要跟探头尺寸配合，才能选择出最佳方案。

2.涡流传感器适用领域

2.1 涡流传感器在汽车引擎开发过程中的应用

源自涡流传感器仅对金属被测物有测量结果的特性，涡流传感器被广泛应用于内燃机测试。在牵引和点火模式，涡流传感器获得的测量结果，有助于优化引擎特性。在内燃机工作的恶劣环境下，仍然能够提供高测量精度。
可以测量的部位包括：

• 阀门冲程测量
• 活塞位移测量
• 曲轴轴向运动测量
• 曲轴同心度测量
• 活塞油膜厚度测量
• 润滑间隙测量
• 发动机盖和缸体间隙测量
• 针阀升程测量

 

2.2大型发电站动子定子之间间隙的测量

从早期用于取水灌溉和磨面的风车，一直发展到现在用于发电的大型风机，人们对风能的利用在人类历史发展的过程中从未停止。
 
上世纪70年代连续出现的两次能源危机使得化石原料的价格一路上涨,加上日益严重的环境问题，各个国家开始重新考虑对可再生能源的利用。在美国、丹麦、德国、英国、瑞典等国家政府项目的推动下，许多叶轮直径超过60m的大型风力发电机由国家投资被建立起来用于相关技术的研究和实验验证。具有代表性的有德国的GROWIAN风机（叶轮直径100m，3MW）,瑞典的 WTS 3风机(叶轮直径78m，3MW)，瑞典的 AEOLUS WTS 7风机(叶轮直径75m,2MW),美国的BOEING MOD-2风机（叶轮直径91m,2.5MW）, GE Mod-1(2 MW, 叶轮直径61m )等。由于缺乏相关的风机建造和运行管理经验以及相关的技术，最后这些风机没有一个真正长期运行下来的。但是在这个过程中，大量的技术和经验被积累下来，为以后的发展奠定了基础。八十年代中后期欧洲和美洲都继续着大型风力发电机的研发，而以欧洲取得的成就最大。
 
风力发电技术已经曲曲折折的发展了一百多年，在这一百多年里，充满了各式各样的尝试、创新、成功和失败。经过了百年的洗礼，风电技术才逐渐成熟应用起来。如今德国，丹麦，美国等风电技术先进的国家无论是在风机设计技术上和还是在风机运行经验上都积累了丰富的经验。各种技术路线还在不断的互相借鉴并不断的改进和完善，各种新的概念和技术仍在不断的推出并应用于风电领域。陆上风资源已经开发完的德国等风电大国已经开始开发海上风场。中国也已经开始建设海上风场。
 
中国地域辽阔，具有很长海岸线的国家，风能资源丰富，发展前景广阔。但是由于地形条件复杂和多样化，风能空间分布不统一[9]。根据中国气象局普查数据显示平均风能密度是100W/m2。在陆地上，从地面到10米高度，风能资源实际的总储备约为32亿千瓦，可利用的容量为2.53亿千瓦，近海岸线处，距海平面10米的高度，可以开发和利用的风能储备约7.5亿千瓦，所以可利用的风能总容量大约10亿千瓦。如果陆地上的风能发电每年用2000小时全负载计算，可以提供5000亿kWh电能；如果近海处的风能发电每年用2500小时全负载计算，将可以提供1.8万亿kWh电能，如此可知，总共可提供2.3万亿kWh电能。
 
发电机定、转子空气间隙（以下简称气隙）是一项重要的电磁参数，它对电机的其 它参数、运行性能及技术经济指标有着直接的影响；运行中的发电机，其气隙的均匀性将直 接影响电气特性和机械性能的稳定。
 
为确保大型发电机的安全运行，预防突发性事故的发生，一些国家和有关部门提 出，建立一套专门的发电机气隙监测系统，在机组投入试运行时和正式投产之后对气隙进行反复测量，为运行、检修提供一系列的预防性数据，并为机组的优化设计提供相应的验证。
 
国际上对运行中的风力发电机气隙实施动态监测是从水轮机的气隙监测系统直接移植过来。该系统主要是以平板式电容传感器（以下简称为传感器）来监测气隙的变化。在该类监控方法中，其平板式电容传感器以粘贴方式安装在定子铁芯上，其安装的数量通常以用户要求而定。来自平板式电容传感器的测量信号，由采集单元采集、传输，并由计算机和软件控制测量模态和进行过程分析，及贮存和记录其测量数据。


对于无轴承风力发电机组，必须检测定子和转子之间的空气间隙。
 

 
空气间隙监控指实时监控发电机转子和定子之间的间隙距离。转子和定子形状和位置会受到电机运转的离心力，热力学和磁力的影响。转子和定子不同心或失去圆度，会减少发电机组运行效率。最严重的情况下，这些问题可能导致磁性感应发热或定子转子摩擦。



 
德国米铱公司为风力发电机组特别设计了专用间隙测量传感器：
采用三同轴电缆，更好的抗电磁干扰性能
电缆可以集成到探头内，或者采用最新的特殊插头，实现可插拔探头。探头电缆直径仅为Ø3.2mm, 使德国米铱间隙测量专用电容位移传感器可以安装于狭小的发电机外壳内。这也意味着采用更短的电缆，轻松将传感器安装于发电机组内部需要的位置。
 
传感器探头部分可以采用粘贴的办法，固定于发电机组定子。或者采用磁条方式，也可以固定探头。探头本身为非铁磁材料，可以安装于发电机内的强磁场中。所有探头都可以互换。


如图，绿色部分为非导体材料安装卡具，有利于传感器电磁防护。红色部分是传感器，传感器本身厚度最薄可以达到0.5mm, 量程可达8mm (可以根据客户具体需要扩展)。
 

2.3涡流传感器用于天文望远镜镜头对准

2006年，欧洲议会批准了一项议案，开始研制欧洲南方天文台的极大望远镜（Extremely Large Telescopes，E-ELT)。这台望远镜于2010年初动工，完全投入使用则要等到2017年；设计成本为8130万美元，制造成本则高达11亿美元；该望远镜的图像分辨率将达到哈勃望远镜的10至15倍。


 
目前口径最大的光学望远镜是座落在夏威夷的凯克望远镜(Keck)，口径有10米，而计划中的ELT口径竟然达到了42米！集光面积是凯克的18倍。根据美国《大众科学》介绍，该望远镜约有半个足球场那么大，21层楼高，是有史以来最大的光学望远镜，将利用将近1000面镜子寻找太阳系外行星——甚至可能破解时空的奥秘。
 
智利帕瑞纳天文台台长安德里亚·考夫博士表示：“有了ELT，你就能够找到宇宙起源的地方，即第一颗恒星和第一个星系形成之处。ELT所提供的精确数据，将帮助我们更彻底地研究生命形成和进化的过程。”



总部设在德国慕尼黑的欧洲南方天文台决定，该天文台已决定将设计中的世界上最大的光学天文望远镜E－ELT，建在智利阿塔卡马沙漠中部一座海拔3060米的山上。
 
欧洲南方天文台理事会是在对智利、南非、摩洛哥、阿根廷和西班牙等几个候选地进行了数年考察后作出上述决定的。最终选定智利这座高山，是因为那里空气清洁度很高，每年有超过320个晴朗的夜晚适合作天文观测。此外，选定的施工地点，距欧洲南方天文台设在智利一个“甚大望远镜”所在地巴拉那尔山，只有20公里，两者在观测上可以连动。
 
据欧洲南方天文台说，甚大望远镜去年捕捉到宇宙中最遥远的目标——可追溯至130亿年前的一次宇宙爆炸后的一个时期。
 
欧洲南方天文台在公报中说，科学家将通过“这只世界上最大的眼睛”，去探索很多让人困惑的宇宙奥秘。它可能会像当年伽利略发明天文望远镜一样，使我们对宇宙产生全新的理解。


用于E-ELT极大天文望远镜主镜片的镜片组
 
德国米铱集团目前已经获得欧南台超过5，000支电感式位移测量系统的超大合同，用于世界上最大口径，光学近红外天文望远镜E-ELT项目（极大天文望远镜）。这项开创人类天文学历史的大项目由欧洲南方天文台ESO (European Southern Observatory) 牵头。 德国米铱提供的精密非接触位移测量系统在这项革命性的极大天文望远镜项目中担任了至关重要的角色。整个项目预计2024年全部完工。

根据（ESO）官方介绍，42米口径望远镜同Keck一样采用镜面拼接的方式，主镜由798块直径为1.45米的六边形镜面拼成，光路上的第二块镜面——副镜的直径达到6米，第三块直径4.2米，用于将光线引入自适应光学系统。自适应光学系统主要由两块镜面组成，前者直径2.5米，由5000多个促动器支撑，镜面形状每秒钟能够改变1000次姿态，后者直径2.7米，用于进行成像前的最后一次改正。
 
为了形成完美的光学系统，这些六边形蜂巢状反光镜必须精密调整彼此之间的姿态位置。用于测量反光镜姿态的位移传感器需要达到纳米级别测量精度。德国米铱集团负责传感器的生产制造。由于预先设计适用于室外应用，该系列位移传感器具有长期温度稳定性，以及良好的外部环境影响耐受性的优势。

 
德国米铱公司生产总经理Martin Sellen对于此次与欧南台的合作表示满意，他提到：“德国米铱公司为这项跨世纪的重大项目提供了高精度传感器，我们对能够参与到世界上最大的天文望远镜项目中感到自豪。在整个项目的进程中，米铱公司不断拓展自己的技术能力，使很多之前的技术难点最终成为现实。德国米铱公司今后还会为类似的国际顶级研究项目提供技术支持。”

相关产品：

德国米铱紧凑型电涡流位移传感器，客户定制解决方案，专门用于天文望远镜镜头调平功能
 

3.涡流传感器的安装和对被测物尺寸的要求

 

被测物体正对探头的尺寸会影响电涡流传感器的线性偏差。理想的情况下，如果使用涡流传感器屏蔽探头，被测物体的尺寸不应小于1,5倍探头直径；如果使用涡流传感器非屏蔽探头，则被测物体的尺寸不应小于3倍探头直径。满足上述条件后，几乎所有磁力线都会从探头发出，到达被测物体，穿透被测物体表面，产生电涡流，因此只会产生很少线性偏差。
 
选择正确安装方式
电涡流探头分为屏蔽探头和非屏蔽探头两种。对于屏蔽探头，由于采用隔离层，磁力线更加集中。这使得其对安装位置侧面金属相对不敏感。正确的安装对于测量信号质量至关重要。下列安装范例展示了如何正确在金属材料内安装电涡流探头。