[發明專利]一種能使渦流傳感器的探頭和前置放大器進行互換的方法

在審

• 申請號: 201810426424.2
• 申請日: 2018-05-07
• 公開（公告）號: CN108917571A
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發明（設計）人: 劉俊;劉桂興;胡乾隆;陶宇杰;楊芹;萬志云;吳磊;任春榮
• 申請（專利權）人: 江蘇利核儀控技術有限公司
• 主分類號: G01B7/02
• 分類號: G01B7/02
• 代理公司: 江陰市揚子專利代理事務所(普通合伙) 32309
• 代理人: 隋玲玲

本發明公開了一種能使渦流傳感器的探頭和前置放大器進行互換的方法，采用雙層屏蔽高頻同軸電纜，在前置放大器中加裝了一個高頻運算放大器，將高頻運算放大器設計成跟隨器方式，并在放大器的輸入端進行輸入阻抗自舉電路處理，確保跟隨器的放大倍數為1。使延長電纜的外屏蔽層和內屏蔽層之間進行電路隔離，在外屏蔽層和延長電纜的芯線之間進行物理隔離，消除了延長電纜分布電容C對傳感器測量回路的影響，從而保證了可以選用任意長度的延長電纜，探頭和前置放大器之間可以完全互換。

技術領域

本發明涉及一種能使渦流傳感器的探頭和前置放大器進行互換的方法，屬于汽輪機監視保護儀表（TSI）產品的技術領域。

背景技術

對汽輪機監視保護儀表（TSI）產品的常規如下所述：

目前大型汽輪發電機組都安裝了汽輪機監視保護儀表（TSI），汽輪機監視保護儀表（TSI）是保證汽輪機安全運行的關鍵設備之一，主要包括在線連續監視保護汽輪機組的振動、軸向位移、脹差、偏心、轉速、零轉、鍵相速等重要參數，以確保汽輪機組的安全、可靠運行。

汽輪機監視保護儀表（TSI）使用了許多類型的傳感器，主要包括：渦流式位移傳感器、磁電式速度傳感器、壓電式加速度傳感器、磁阻式速度傳感器、壓電式速度傳感器、霍爾傳感器、線性可變差動變壓式傳感器等多種類型。但使用最多的是渦流式位移傳感器。

渦流式位移傳感器可根據探頭線圈直徑的不同大小和被測參數的量程不同，可以分為Φ5mm、Φ8mm、Φ11mm、Φ25mm、Φ50mm 等多種規格，可分別用于檢測汽輪機組的振動、偏心、轉速、零轉速、鍵相和軸向位移、脹差等參數。

渦流傳感器有探頭和前置放大器二部分組成，傳統的渦流傳感器其探頭和前置放大器不能互換。渦流式位移傳感器的原理如圖1所示。如果有一個很高的頻率（一般取1MHz）的電流從振蕩器流入傳感器線圈中，那么傳感器線圈就產生一個高頻率振蕩磁場，如果有一片金屬接近這個磁場，那么在此金屬的表面就會產生電渦流。電渦流的強度是隨著傳感器線圈與金屬之間的距離的變化而變化的，這是因為這個距離影響了傳感器線圈的阻抗，所以可以用測量阻抗的方法來實現距離的測量。使渦流式位移傳感器輸出一個與距離成單值函數的直流電壓信號。

從圖1中可以看出，我們把振蕩器、橋式電路（電橋）、檢測電路、放大器、線性化等電子檢測原件放在一個稱之為前置放大器的盒中，將傳感器線圈放在一個主體材料為不銹鋼的金屬螺桿中，中間通過一根稱之為延長電纜的同軸電纜相連，實現將機械的位移量轉換為電量的非電量轉換檢測功能，即所謂的傳感器功能。

通常使用的延長電纜，采用的是單屏蔽的同軸電纜，如圖2所示。如圖3所示的是采用單屏蔽同軸電纜時的接線方式，即將前置放大器中所產生的高頻振蕩信號電流通過延長電纜接到傳感器線圈的二頭，即傳感器線圈的一端接延長電纜的芯線，另一端接延長電纜的屏蔽層。延長電纜的屏蔽層既是整個傳感器電路的信號公共線，又是振蕩器交流回路的參考零線。傳感器線圈通過延長電纜的連接，此線圈參與了前置放大器中的振蕩器回路，在設計振蕩器回路的振蕩頻率時，應該統籌考慮傳感器線圈的電感和延長電纜的分布電容的大小。延長電纜的分布電容與延長電纜的長度有關，延長電纜越長，分布電容越大，所以目前市場上的渦流式位移傳感器的延長電纜是規定長度的，不同的延長電纜長度配置了不同型號的前置放大器，也就是某規格的前置放大器，必須使用該規格所規定的延長電纜，不能隨便混用使用，在現場使用時，如果延長電纜長度太長時，必須將多余的延長電纜放置在現場安放前置放大器的接線盒中，或者重新選擇延長電纜短的前置放大器規格型號，在沒有改變前置放大器規格時，絕對不允許改變延長電纜的長度，否則嚴重地影響傳感器的測量精度。即使使用同樣規格和型號的探頭，由于同軸電纜的分布電容的分散性，造成的互換性誤差也很大，所以在實際使用時，基本上都是前置放大器和探頭配套使用，不到迫不得已不會互換使用。