非接触式测量

定义与分类位置

按测量敏感元件是否与被测介质接触，测量分为接触式测量与非接触式测量：敏感元件与被测介质直接接触的为接触式测量，否则为非接触式测量。非接触式测量的共同特征是敏感元件与对象之间保留间隙或空间，通过场（电场、磁场、辐射场等）的耦合传递被测量信息。

电容式非接触测量

平行板电容器的电容量为
$C=\frac{\epsilon S}{d}$
式中 $C$ 为电容量（F），$\epsilon$ 为极板间介质的介电常数（F/m），$S$ 为极板有效正对面积（m²），$d$ 为极板间距（m）。

变极距式电容传感器固定 $S$ 与 $\epsilon$，以 $d$ 为输入量。当极距由 $d$ 变化 $\mathrm{\Delta }d$ 时，$C$ 随之变化；$\mathrm{\Delta }d$ 相对 $d$ 很小时，$C$ 与 $\mathrm{\Delta }d$ 近似成线性关系，故可把电容变化量标定为位移量。

在非接触安装中，电容探头作为一极，被测物或被测轴表面作为另一极，二者保持间隙，间隙即极距 $d$。由此形成两类典型用途：

• 测振幅：传感器固定，被测物振动，极距随振动变化，测得的是被测表面的振幅（位移量）。
• 测轴回转精度和轴心偏摆：传感器固定，被测轴旋转，轴心偏摆引起极距变化，据此测量回转精度与轴心偏摆。回转精度测量中常在被测轴两侧对称布置电容式传感器，以同时获取两个方向的间隙变化。

适用范围与条件：被测表面须为导体或经处理可构成电容极板；测量为动态、非接触，不附加质量载荷；输出与极距关系在小位移范围内近似线性，间隙、介质介电常数及边缘效应会影响结果。

霍尔式非接触电流测量

霍尔电流敏感元件不直接接触被测导线，而是利用导线电流产生的磁场：电流 $I$ 在导线周围建立磁感应强度 $B$，霍尔元件置于该磁场中，输出与 $B$ 相关的霍尔电压，从而间接得到电流值。其突出优点是非接触式测量，测量时无需断开电路，且量程大。

适用范围与条件：适用于可被磁场耦合的导线电流测量；测量结果与导线位置、周围磁路及外部磁场有关，需按具体结构标定。