電容式和渦流傳感器對目標(biāo)材料差異的反應(yīng)不同。渦流傳感器的磁場穿透目標(biāo)并在材料中感應(yīng)出渦流,從而產(chǎn)生與來自探頭的磁場相反的磁場。渦流的強(qiáng)度和所產(chǎn)生的磁場取決于材料的磁導(dǎo)率和電阻率。這些性質(zhì)在不同的材料之間有所不同。它們也可以通過不同的處理技術(shù)(例如熱處理或退火)進(jìn)行修改。例如,以不同方式處理的另外兩個(gè)相同的鋁片可以具有不同的磁性能。在不同的非磁性材料(例如鋁和鈦)之間,磁導(dǎo)率和電阻率可能很小,但是當(dāng)與其他非磁性材料一起使用時(shí),針對非磁性材料校準(zhǔn)的高性能渦流傳感器仍然會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。
非磁性材料(例如鋁和鈦)與磁性材料(例如鐵或鋼)之間存在很大差異。鋁和鈦的相對磁導(dǎo)率約為1,而鐵的相對磁導(dǎo)率可高達(dá)10,000。
與磁性材料一起使用時(shí),針對非磁性材料校準(zhǔn)的渦流傳感器根本無法工作。當(dāng)使用渦流傳感器進(jìn)行精確測量時(shí),必須針對應(yīng)用中使用的特定材料對傳感器進(jìn)行精確校準(zhǔn)。
磁性材料(例如鋼和鐵)的高磁導(dǎo)率還將在同一材料中的渦流傳感器中引起較小的誤差。在任何不完美的材料中,都會(huì)出現(xiàn)微觀裂紋和材料變化。在這些區(qū)域周圍,材料的滲透性將略有變化。盡管變化相對較小,但是磁性材料的極高磁導(dǎo)率使高分辨率渦流傳感器能夠檢測到這些變化。該問題在磁性材料的旋轉(zhuǎn)目標(biāo)檢測應(yīng)用中最為明顯。
可以安裝渦流傳感器以測量旋轉(zhuǎn)軸的跳動(dòng)。但是,即使軸是理想的并且絕對沒有跳動(dòng),高分辨率的渦流傳感器也會(huì)在軸旋轉(zhuǎn)時(shí)檢測到可重復(fù)的變化曲線。這些變化是材料微小變化的結(jié)果。這種現(xiàn)象是眾所周知的,稱為電抖動(dòng)。這些誤差可能很小,通常在微米范圍內(nèi)。在許多軸跳動(dòng)檢測應(yīng)用中,尤其是在以渦流傳感器為標(biāo)準(zhǔn)的惡劣環(huán)境應(yīng)用中,所尋求的誤差更大,因此可以容忍這些小誤差。其他更精確的應(yīng)用程序需要使用技術(shù)手段來解決這些錯(cuò)誤,或者使用其他檢測技術(shù),例如電容傳感器。
電容式傳感器的電場使用測得的目標(biāo)作為接地的導(dǎo)電路徑。所有導(dǎo)電材料都可以提供相同的良好結(jié)果,因此電容式傳感器對所有導(dǎo)電材料的測量結(jié)果相同。電容傳感器校準(zhǔn)完畢后,可與任何導(dǎo)電目標(biāo)一起使用,而不會(huì)降低性能。
由于電容傳感器的電場不會(huì)穿透材料,因此材料的變化不會(huì)影響測量。電容式傳感器不會(huì)表現(xiàn)出渦流傳感器的電反彈現(xiàn)象,并且可以與任何由導(dǎo)電材料制成的旋轉(zhuǎn)靶一起使用,而不會(huì)產(chǎn)生額外的誤差。
渦流傳感器應(yīng)在實(shí)際應(yīng)用中使用與目標(biāo)材料相同的材料進(jìn)行精確校準(zhǔn),并且除非與應(yīng)用中的電氣跳動(dòng)誤差相符,否則不得與旋轉(zhuǎn)的磁性材料目標(biāo)一起使用。電容傳感器經(jīng)過校準(zhǔn)后,可以與任何導(dǎo)電材料一起使用,而不會(huì)出現(xiàn)與材料相關(guān)的錯(cuò)誤,并且它們可以很好地與旋轉(zhuǎn)目標(biāo)一起使用。
環(huán)境參數(shù):溫度和真空
由于探頭結(jié)構(gòu)的差異以及驅(qū)動(dòng)電子設(shè)備的相關(guān)差異,電容式和渦流傳感器具有不同的探頭工作溫度范圍和真空兼容性。
電容式和渦流探頭具有不同的工作溫度范圍。渦流探頭由于在惡劣環(huán)境下的電阻而具有較大的溫度范圍。使用聚氨酯電纜的標(biāo)準(zhǔn)渦流探頭的工作范圍為-25至125C。使用特氟龍F(tuán)EP電纜的高溫探頭的工作范圍是-25至200C。受冷凝影響的電容式探頭的工作范圍僅為4至50C。兩種傳感器技術(shù)的驅(qū)動(dòng)器電子設(shè)備的工作范圍均為4至50C。
電容式探頭和渦流探頭均可用于真空應(yīng)用。選擇探頭中的材料以確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性并最大程度減少真空下的脫氣。兼容真空的探頭經(jīng)過額外的清潔過程和特殊包裝,以去除可能威脅精密真空環(huán)境的異物。
許多真空應(yīng)用需要精確的溫度控制。探頭的功耗及其對溫度變化的影響是電容式和渦流檢測技術(shù)之間的差異。電容式探頭的電流和功耗非常小。典型的電容式探頭消耗的功率不到40µW,并且真空室?guī)缀鯖]有熱量。
渦流探頭的功耗范圍為40µW至1mW。在這些更高的功率下,渦流探頭將為真空室貢獻(xiàn)更多的熱量,并可能干擾高精度的真空環(huán)境。渦流探頭的功耗取決于許多因素。單憑探頭的大小無法很好地預(yù)測功耗。每個(gè)渦流傳感器的功耗必須單獨(dú)評估。
電容傳感器或渦流傳感器可以在真空環(huán)境下正常工作。在對溫度敏感的真空中,渦流傳感器可能會(huì)為應(yīng)用提供過多的熱量。在這些應(yīng)用中,電容傳感器將是一個(gè)更好的選擇。