CZF/BZF型電渦流位移傳感器
SZC/SZB 型電渦流轉(zhuǎn)速傳感器

使用指南


一、 原理

非接觸式電渦流位移傳感器，是基于高頻磁場在金屬表面的“渦流效應(yīng)”而成，是對金
屬物體的位移、振動、轉(zhuǎn)速等機(jī)械量進(jìn)行檢測和控制的理想傳感器。它具有非接觸測量、線
性范圍寬、靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)、無介質(zhì)影響、穩(wěn)定可靠、易于處理等明顯優(yōu)點(diǎn)，廣泛
用于冶金、化工、航天等行業(yè)中，也可用于科研和學(xué)校實(shí)驗(yàn)中的位移、振動、轉(zhuǎn)速、長度、
厚度、表面不平度等機(jī)械量的檢測。
目前我公司生產(chǎn)的電渦流式傳感器有兩大類：位移、振動傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器。

二、 CZF型位移、振動傳感器

1、量程： ±250µ.m-----±20mm
2、線性誤差：0.5％ ～3.5%
3、分辨率：0.05％（靜態(tài)）0.1％（動態(tài)）。
4、頻率響應(yīng)：0 ～ 10KHz
（0 ~ 2KHz,≤0.5%, 2 ～ 10KHz ≤1%）
5、工作溫度： ―20℃～ 100℃ （常 溫）
―40℃～ 160℃ （高 溫）
6、 溫度漂移： 0.08％/℃（F.S）
7、 探頭外徑： Ф6~Ф65（mm）
8、 安裝部分尺寸：
a: M10×1×50. (量程≤2mm)
b: ф13×50. (量程≤15mm)
c: ф18×50. (量程＞15mm)
(注：尾架可根據(jù)用戶要求定制)

三、BZF型前置變換器

前置變換器的型號分為：
BZF―Ⅰ型、BZF―Ⅱ型和BZF―Ⅲ型。

1、信號輸出：
a: 非標(biāo)準(zhǔn)電壓輸出， （BZF—Ⅰ）
b: 0～~±2V, 0～~±5V,0～10V.(BZF―Ⅱ)
C: 4～ 20mA. (BZF―Ⅲ)
2、供電電源：
a: ±15～24V (BZF―Ⅰ,BZF―Ⅱ)
b: ―20～30V (BZF―Ⅲ)
（用戶可選配本公司ZY-A型專用電源）
3、接線： 四芯航空插頭
。①負(fù)電源, ②正電源， ③信號輸出， ④公共地 (4―20mA輸出②腳為空腳)
4、工作溫度： 0℃～65℃
5、有容錯裝置，不會因電源接錯而燒毀。
四、SZC/SZB型轉(zhuǎn)速傳感器變換器
1、輸出信號： a: 矩形波：Vpp≥4V
b：直流電壓：0～5V.
c: 直流電流：4～20mA.
2、頻率響應(yīng)： 0～5 KHz
3、供電電源： +15～24V.
4、工作溫度： 傳感器：-40℃~100℃
前置器：-10℃~65℃

五、位移傳感器的連接和標(biāo)定

1、傳感器與前置變換器的連接
①、通過高頻電纜連接，標(biāo)準(zhǔn)長度為3米。
②、最大可加長至9米，需訂貨時說明。
2、傳感器與前置變換器的標(biāo)定
①、環(huán)境：室溫20±5℃
②、材料：45﹟鋼（用戶可指定被測材料）
③、設(shè)備：靜態(tài)標(biāo)定器0-25mm±0.005
（用戶可選配本公司的靜態(tài)標(biāo)定器自行標(biāo)定。）
④、靜態(tài)標(biāo)定器：
靜態(tài)標(biāo)定器是由高精度的千分尺和專用的支架定制而成，用于傳感器的靜態(tài)標(biāo)定和校準(zhǔn)，以求得傳感器的輸入――輸出特性曲線，同時用來求得理想安裝距離和標(biāo)定變換器標(biāo)準(zhǔn)輸出。可通過調(diào)節(jié)螺母來調(diào)節(jié)傳感器與被測體的相對距離，用千分尺進(jìn)行位移的靜態(tài) 標(biāo)定或校準(zhǔn)。
⑤、標(biāo)定方法
將傳感器置于靜態(tài)標(biāo)定器的夾頭上，把試件安置在試件支架上，試件必須根據(jù)實(shí)際被測體的材料和形狀來選擇，把前置變換器的四芯接頭與電源和數(shù)字萬用表正確連接，打開電源，使前置變換器正常工作。改變靜態(tài)標(biāo)定器的調(diào)節(jié)螺母使傳感器與試件稍稍接觸，調(diào)節(jié)“滿度”電位器到較小的位置，再根據(jù)每只傳感器的輸出特性表中所提供的線性范圍段的下限點(diǎn)，調(diào)整千分尺，改變傳感器與試件的距離，然后，調(diào)整“零位”電位器，使變換器的下限點(diǎn)輸出讀數(shù)為“0V”，（如是±5V輸出，則調(diào)為―5V）再改變千分尺，到線性段的上限點(diǎn)調(diào)整“滿度”電位器，使變換器的上限點(diǎn)輸出讀數(shù)為“5V”。改變千分尺到線性段的中點(diǎn)，查看輸出讀數(shù)是否是“2.5V”（或者是0V）。如果正好，則表明傳感器基本校正了。如發(fā)現(xiàn)中點(diǎn)的電壓讀數(shù)大于“2.5V”(或者小于“2.5V”),而對于±5V輸出則要看是否大于0V（或者小于0V）,則將下限點(diǎn)的位置向試件靠近些（或者離遠(yuǎn)些）。然后重復(fù)上述方法，繼續(xù)校正。直至下限點(diǎn)δ1，中點(diǎn)δ0和上限點(diǎn)δ2 這三點(diǎn)對應(yīng)的輸出讀數(shù)成直線狀，符合精度為止。一旦校正以后,它的“零位”和“滿度”電位器就不宜再動了，以保證精確測量?！傲阄弧迸c“滿度”電位器是須反復(fù)調(diào)整幾次，才能達(dá)到較佳狀態(tài)。

六、傳感器的安裝

在確定傳感器已經(jīng)標(biāo)定完成后。卸下傳感器，連同萬用表和電源一起，安裝到實(shí)際被測
體處。調(diào)整傳感器與被測體之間的距離，使變換器的輸出讀數(shù)符合檢測要求。
一般來說，（以“0―5V”輸出為例）測振動，應(yīng)使輸出指示為“2.5V”即線性段的中點(diǎn)。測位移，如果被測體的位移是雙向的也應(yīng)使輸出指示為“2.5V”即線性段的中點(diǎn)。如果是單向的，應(yīng)使輸出指示為“0V”，或者“5V”.即線性段的下限或者上限。安裝無誤后，固定傳感器即可。
轉(zhuǎn)速傳感器的安裝比較簡單，只要將傳感器的前端面對準(zhǔn)被測轉(zhuǎn)軸的采樣孔或者采樣齒
輪，保持有2～3mm的間隙，固定傳感器即可。

七、應(yīng)用
1、 用于金屬材質(zhì)的檢測、如：
①、移動、位置、位移、膨脹、尺寸
②、振動、偏移、間隙、諧振
③、軸承振動、潤滑間隙、磨損、偏移
④、換向器不圓度、圓度、氣隙、分度
⑤、壓縮機(jī)、渦輪機(jī)間隙、轉(zhuǎn)速
⑥、沖擊、變形、軸向軸振動
2、用于機(jī)械轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速測量和監(jiān)控

八、注意事項(xiàng)

1、 連接無誤，接通電源后，請預(yù)熱10分鐘。
2、 探頭周圍一倍于探頭直徑的地方，不能有其它金屬材料。
3、 工作時，應(yīng)避免強(qiáng)磁場和強(qiáng)電場的干擾。
4、 傳感器和前置變換器之間的插頭、插座工作時，不應(yīng)有抖動，以免引起輸出變化。
5、 高頻電纜的長度不能隨意增減。
6、 無溫度補(bǔ)賞的傳感器，測量環(huán)境不可出現(xiàn)溫度急劇變化，以提高測量精度。
7、 使用中，如有問題，可直接與廠方聯(lián)系。

（公司另有與傳感器，前置變換器配套的二次儀表，專用電源有多種規(guī)格，歡迎垂詢，歡迎選購。）


杭州華瑞儀器有限公司
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射流流量傳感器以及射流電子水表利用流體在射流計量腔中產(chǎn)生與其流速成正比的雙穩(wěn)態(tài)振蕩這一原理而構(gòu)成，是近年來水流量測量領(lǐng)域中的新產(chǎn)品。由于射流流量傳感器的計量腔內(nèi)無機(jī)械運(yùn)動部件，內(nèi)表面采用摩擦系數(shù)極低的工程塑料材料和優(yōu)化的腔體結(jié)構(gòu)等技術(shù)，因此射流流量傳感器具有使用壽命長，腔體不結(jié)垢、不堵塞，制造成本低，射流計量腔體可一次注塑成型，批量生產(chǎn)產(chǎn)品特性一致性好等特點(diǎn)。

等同采用國外水表先進(jìn)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的新國標(biāo)（GB/T778.1～3－2007）已將傳統(tǒng)機(jī)械水表、帶電子裝置的機(jī)械水表以及采用電和電子原理的新穎電子水表等均列入水表產(chǎn)品序列，使水表產(chǎn)品門類和品種更加全面、技術(shù)來源更加多樣、產(chǎn)品性能更加優(yōu)越。水表新國標(biāo)的頒布實(shí)施給射流電子水表有了正式“身份”，同時也有了可以遵循和驗(yàn)收的技術(shù)指標(biāo)和試驗(yàn)方法，為射流流量傳感器和射流電子水表的性能提升與發(fā)展指明了方向。圖1為寧波水表股份有限公司首創(chuàng)并研制的DN15與DN20的射流水表。

射流流量傳感器

射流流量傳感器通常由射流計量（振蕩）腔和振蕩信號檢測電路兩部分所組成。射流計量腔的作用是將被測流體引入腔體并使其產(chǎn)生穩(wěn)定而持續(xù)的雙穩(wěn)態(tài)振蕩；振蕩信號檢測電路的作用則是將與被測流體振蕩頻率成比例的流速信號通過一定的傳感原理及相應(yīng)的敏感元件將其檢出并做信號預(yù)處理，供后續(xù)信號處理單元使用，最終得到被測管道中流體的流速、流量以及累積流量等參數(shù)。

射流腔的結(jié)構(gòu)形式有多種，其中有代表性結(jié)構(gòu)的射流腔的主要特點(diǎn)是在小流量測量條件下（即雷諾數(shù)較小時）能很好地起振并持續(xù)等幅振蕩，因此具有小的始動流量值，特別適合于流量測量范圍要求較寬的電子水表應(yīng)用。

當(dāng)封閉管道中的水流體進(jìn)入射流計量腔時，由于射流的附壁效應(yīng)和控制射流反饋原理，使水流體在射流計量腔中振蕩，該振蕩頻率在一定的流量范圍內(nèi)與流經(jīng)管道流體的流速或體積流量成正比，且不受流體的物理性質(zhì)等影響，見下式

式中：v—射流腔噴射口處流體平均流速值，m/s；d—與射流腔特征尺寸有關(guān)的參數(shù)；Sr—Strouhal數(shù)；f—射流振蕩頻率；qv—流過噴射口的體積流量值，m3/h；S—射流噴射口截面積，m2。

在射流腔主通道或反饋通道上設(shè)置電磁速度式敏感元件或壓電壓力式敏感元件，可以將流體振蕩頻率檢出并送后續(xù)信號處理電路作進(jìn)一步處理。

對流體在射流腔中的振蕩過程作如下描述：管道水流體進(jìn)入射流腔進(jìn)水孔并在其噴嘴口處形成射流噴射體；射流噴射體在通過主通道時，由于受到射流附壁效應(yīng)和隨機(jī)干擾影響，流體就會沿著兩個對稱側(cè)壁中的任意一個側(cè)壁前行；在分流劈的阻擋下，流體會在分流劈與其中一個側(cè)壁之間通過，其中大部分流體流向出水孔并最后流出射流腔，少部分流體則通過兩個對稱反饋通道中的同一側(cè)通道流回主通道；反饋回來的流體會改變主通道射流噴射體的流動方向，使其偏向另一側(cè)壁并在分流劈和另一側(cè)壁之間流過。同樣情形，大部分流體又會流出出水孔，少部分流體通過另一反饋通道又流回到主通道并改變射流噴射體的流動方向；這樣周而復(fù)始進(jìn)行下去，就會在射流腔中形成穩(wěn)定的射流振蕩，它與雙穩(wěn)態(tài)振蕩器的工作原理非常相似。射流振蕩頻率在雷諾數(shù)大于某一數(shù)值時與管道中水流體的流速或體積流量成線性關(guān)系。

信號處理

現(xiàn)以電磁速度式信號檢測原理為例說明信號檢測的工作過程。射流振蕩頻率f是由感應(yīng)電動勢E的周期變化反映的。射流振蕩幅值Emax既是射流腔信號檢測電極幾何位置w的函數(shù)，又是射流振蕩頻率f的函數(shù)。計算機(jī)數(shù)值模擬結(jié)果表明，在相同的管道流速條件下，處于射流腔內(nèi)部不同位置的振蕩流體，其流動速度是不同的，因此感應(yīng)電動勢也不相同；當(dāng)管道中流速變化時，射流振蕩頻率也會隨之改變。射流振蕩頻率越低，射流體切割磁力線的運(yùn)動速度就越慢，檢測到的信號幅值就越小。反之，頻率越高，速度就越快，信號幅值就越大。信號檢測方式可以是單端形式，也可以是差動形式，差動信號輸出幅值是單端形式的2倍。已知射流體在計量腔中按正弦規(guī)律振蕩，可用下式分別描述兩路相位相反的單端輸出信號E1和E2：

式中：E—差動輸出射流振蕩信號電動勢，V；Emax（w、f）—射流振蕩幅值信號，V；ω、f—射流振蕩時的角頻率和頻率，rad/s、Hz (ω =2π f)；w—位置參數(shù)。

射流水表

射流水表是在射流流量傳感器基礎(chǔ)上增加信號處理單元等構(gòu)成的。信號處理單元按用水計量要求對傳感器輸出信號進(jìn)行累積流量（即用水體積量）、平均瞬時流量等的計算，在通信接口硬件電路及通信軟件（如通信協(xié)議等）的支撐下，將處理得到的計量數(shù)據(jù)以有線傳輸或無線傳輸方式發(fā)送到控制終端，完成計量數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳任務(wù)，同時還將計量數(shù)據(jù)在射流水表電子顯示器上加以顯示。在由射流流量傳感器構(gòu)成的射流電子水表工作原理框圖中，它除了流量傳感單元外，還包括信號處理單元（由模擬與數(shù)字信號處理、數(shù)據(jù)運(yùn)算及顯示、數(shù)據(jù)通信等電路組成）。當(dāng)采用恒磁勵磁電磁檢測方法時，信號處理單元還應(yīng)包括信號調(diào)制電路等部分。

應(yīng)用與特性

射流電子水表當(dāng)前主要應(yīng)用場合是戶用小口徑供水管網(wǎng)的用水計量，而戶用小口徑供水管網(wǎng)水表則是城鎮(zhèn)和農(nóng)村居民用水貿(mào)易結(jié)算的主要工具。隨著高能供電電池技術(shù)和微功耗電路設(shè)計技術(shù)的逐步成熟，射流電子水表的使用壽命可以達(dá)到數(shù)十年之久，電池使用壽命也可達(dá)到近十年的水平。由于射流電子水表具有良好的使用特性、優(yōu)越的測量性能及較高的性價比，因此可以確信它的應(yīng)用前景是非常光明的。

射流電子水表既有許多特色優(yōu)勢，但也有一定的局限性，如：大流量測量受到射流腔壓力損失的限制而不能持續(xù)提高；始動流量受到被測流體粘性力作用不起振的制約等。目前，寧波水表股份有限公司研制的DN20射流電子水表性能已能達(dá)到的較好水平。

提升射流水表小流量測量特性的關(guān)鍵點(diǎn)：1）射流計量腔在低雷諾數(shù)流體條件下（如102量級）是否仍能正常起振；2）在流體振蕩幅值很弱（微伏級電壓）、振蕩頻率很低（10-1～10-2 Hz）條件下能否保證有用信號的有效檢測與處理。

由于射流水表的結(jié)構(gòu)限制，當(dāng)被測管道流量超過它的使用上限，就會使射流水表的壓力損失大大增加，因此射流水表目前主要還是在小口徑管網(wǎng)上流量不大條件下使用為主。如要在大口徑管網(wǎng)的大流量條件下使用，則應(yīng)采用分流形式結(jié)構(gòu)，使其能滿足大流量測量的需要。式（6）是其體積流量與射流腔振蕩式中：

K1—射流振蕩腔調(diào)整系數(shù)；K2—文丘里差壓管調(diào)整系數(shù)；采用文丘里管差壓原理的

分流式射流流量傳感器，在減少了傳感器測量管壓力損失的同時也擴(kuò)大了傳感器流量測量的上限值。

結(jié)論

射流流量傳感器以及射流電子水表的研制成功，標(biāo)志著我國在利用電或電子原理構(gòu)成新穎水流量傳感技術(shù)以及新穎電子水表產(chǎn)品方面有了新的起步與開端，標(biāo)志著我國與國外先進(jìn)水表企業(yè)間的競爭差距明顯縮小，也為我國趕超世界電子水表技術(shù)的先進(jìn)水平奠定了基礎(chǔ)。電子水表的誕生，為我國水表產(chǎn)品功能的多樣性和測量的高準(zhǔn)確性創(chuàng)造了十分有利的條件。相信，在不遠(yuǎn)的將來電子水表必將成會水表產(chǎn)品家族中的主體。

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