第八章机械量检测及仪表第一节位移测量电涡流传感器由探头、延伸电缆、前置器三部分组成，如上图所示。探头的外形如图所示。它的外形与普通螺栓十分相似，头部有扁平的感应线圈，把它固定在不锈钢螺栓一端，感应线圈的引线从螺栓的另一端与高频电缆相连。2、工作原理电涡流式传感器是在涡流效应的基础上建立起来的。进一步分析可知，线圈电感的改变程度与线圈的几何形状、尺寸、激磁电流强度i和频率f、金属导体材料的电阻率ρ和磁导率μ以及线圈与金属之间的距离d等多个因素有关。对于具体的传感器，线圈的形状与尺寸，i和f均是确定的，对确定的被测金属，ρ和μ也是定值，因此线圈的电感L将只随线圈与金属导体间的距离d改变，两者间具有单值对应关系。3.测量电路调幅式测量方法我国大型汽轮机上使用的公司的系列和美国公司的7200系列汽轮机监视保护装置中，都采用了电涡流传感器。对于系列的高频涡流位移传感器，当线性测量范围为时，灵敏度为,测量范围为时，灵敏度为；测量范围为时，灵敏度为。二、电感式位移测量装置电感式传感器种类很多，根据转换原理不同，可分为自感式和互感式两种；根据结构型式不同，可分为气隙型和螺管型两种。下图所示的位移测量装置采用了变气隙互感式原理，从结构上可看成由电感式位移传感器和位移指示仪表组成。线性变化差动变压器也采用了螺管型互感式原理，是美国7200系列中线性位移传感器，可用于测量汽轮机的热膨胀、相对热膨胀和轴向位移，也可用于汽阀调节的行程机构中。由此可见，线性变化差动变压器的输出电动势之差正比于被位移量。其比例常数取决于原绕组端电压、电感、耦合系数、绕组匝数、气隙导磁率、磁通面积及绕组尺寸等。公式中负号表示感应电动势方向与原电压方向相反。三、位移测量应用举例1.汽轮机轴向位移的测量为了监视汽轮机推力轴承的工作状况，一般在推力瓦上装有温度测点（回油温度计），再有，在转子凸缘处装上型铁芯或高频涡流位移检测装置，以测取运行中的实际轴向位移量。汽轮发电机正常运行时，轴向位移量为0.381～2.159mm；超过以上范围，且在0.254～2.268mm范围之内，则必须减负荷运行；最后若超出0.254～2.268mm范围，则应停机跳闸保护。2.机组热膨胀的测量测量缸胀或差胀的传感器可以用型铁芯传感器、高频涡流传感器或线性变化差动变压器。第二节振动测量用来表述振动状态的参数有：振动的位移、振动的速度、振动的加速度、振动的频率、振动的烈度和振动的频谱。若振动复合波形中最简谐振动为正弦波，则它们的关系如下：国际标准中规定用振动烈度作为描述振动状态的特征量，并规定在机器的重要位置上（例如轴承和地脚固定处等）所测得的振动速度的最大有效值，作为机器的振动烈度。如果测得随时间变化的振动速度后，则由下式可计算出振动速度的有效值式中T——计算时所取的某一时间间隔。目前我国汽轮机还采用振动的幅值大小作为评价振动强弱的参数，例如机组，其轴颈处正常振幅应小于，最大也不应超过。一、磁电式传感器磁电式传感器的结构如上图所示。传感器的磁钢4与壳体2固定在一起。芯轴5穿过磁钢的中心孔，并由左右两片柔软的圆形弹簧片7支承在壳体上。芯轴的一端固定着一个线圈3；另一端固定一个圆筒形铜杯（阻尼杯6）。当振动频率远远高于传感器的固有频率时，线圈接近静止不动，而磁钢则跟随振动体一起振动。这样，线圈与磁钢之间就有相对运动，其相对运动的速度等于物体的振动速度。线圈以相对速度切割磁力线，传感器就有正比于振动速度的电势信号输出。根据电磁感应原理，线圈3中感应电动势为由于磁电式传感器的输出电动势与振动速度成正比，故也称为速度传感器。可以看出，这种速度传感器的输出信号不仅与被测振幅有关，还与其振动频率有关。若利用积分放大器对电势进行积分，得到：取其最大值（峰值），则为这样，积分放大器的输出只与振动的幅值成正比，而与振动的频率无关了。二、机组振动监测系统振动监测系统通常具有下列测振内容：（1）采用复合式振动传感器测取主轴的绝对振动量。（2）由振动量及转速工况确定安全、报警、停机的区域，以指导机组的实时工况操作。采用振动位移和振动速度两种信号综合，可以及时防止机组动、静部分的摩擦。（3）采用矢量监视器测知转速与振动幅值及相角以指导机组启动或停止过程中的轴故障（如裂纹）或动平衡程度的征兆出现与否。（4）采用频谱仪对振动信号进行频谱分析，对振动频率、相位、振幅等参数作实时记录，通过对启停过程的分析，了解机组存在某种隐患缺陷。第三节转速测量一、转速传感器测量转速常用的有磁阻式、磁敏式和涡流式转速传感器。1.磁阻式转速传感器磁阻式转速传感器采用转速—脉冲变换电路，如图所示。传感器感应电压由二极管V削去负半周，送到V1进行放大，再由射极跟随器V2送入