电涡流位移传感器在小功率压缩机中的应用

位移传感器通常用于检测振动、径向和轴向窜动等动态机械特性。在空间狭窄、高频动作的场景，常使用无接触式的位移传感器，其种类较多且具有较大优势，如电涡流式(即电感式)、激光式、电容式、光纤式等传感器。其中，电涡流位移传感器由于具有极高频响、无接触、受环境干扰影响较小等优势，在位移检测中广泛应用，尤其在压缩机产品的设计开发过程中，需要对压缩机内部的机械运动特性进行试验和具体评估。由于压缩机内部是高温、高压和带润滑油的环境，使得除电涡流位移传感器外，其他无接触式的传感器应用难度极大。文献中采用电涡流传感器检测涡旋压缩机转子的轴心轨迹。文献中讲述了电涡流传感器可在压缩机中应用，但没有进行实际应用试验。文献中利用电涡流传感器实测了滚子式压缩机在不同时刻的轴心轨迹(或挠度值)，并进行了对比分析。检测轴心轨迹的另一种途径是利用电容位移传感器进行检测，比如文献中提到首尔大学联合某公司采用自制圆柱电容传感器实现了压缩机曲轴在法兰轴颈处轴心轨迹的试验，具有较高的参考价值。

电涡流位移传感器主要包括探头、线缆和前置器，其原理是电涡流效应:当接通电源时，在前置器内部会产生一个高频电流信号，该信号通过电缆送到探头头部，在头部周围产生交变磁场H1。如果在磁场H1的范围内没有金属导体材料接近，则发射到这一范围内的能量都会全部释放;反之，如果有金属导体材料接近探头头部，则交变磁场H1将在导体的表面产生电涡流场，该电涡流场也会产生一个方向与H1相反的交变磁场H2。由于H2的反作用，就会改变探头头部线圈高频电流的幅度和相位，即改变线圈的有效阻抗，从而改变传感器的信号输出。这种变化与金属导体的电导率、磁导率、尺寸、金属导体与探头间距离、线圈激励电流强度和频率有关。在设计上，使上述除距离外的其他参数不变，可以使传感器输出信号与距离在一定范围内呈线性关系。

本文具体分析了电涡流位移传感器在压缩机曲轴运转角度、转子系统轴向振动以及阀片升程等试验中的效果，结果表明它适用于压缩机内部机械运动特性的评估测试。同时，电涡流传感器也可用于曲轴轴心轨迹试验，目前尚未见到它应用于泵体和电机之间位置的案例。电涡流位移传感器在压缩机试验中具有较为成功的应用案例和广阔的应用前景。

审核编辑：汤梓红