电涡流传感器的位移特性实验报告

实验十九 电涡流传感器的位移特性实验 一、实验目的

了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。 二、实验仪器

电涡流传感器、铁圆盘、电涡流传感器模块、测微头、直流稳压电源、数显直流电压表 三、实验原理

通过高频电流的线圈产生磁场,当有导电体接近时,因导电体涡流效应产生涡流损耗, 而涡流损耗与导电体离线圈的距离有关,因此可以进行位移测量。

四、实验内容与步骤

1.按图 2-1安装电涡流传感器。

图 2-1传感器安装示意图

2.在测微头端部装上铁质金属圆盘,作为电涡流传感器的被测体。调节测微头,使铁 质金属圆盘的平面贴到电涡流传感器的探测端,固定测微头。

图 2-2 电涡流传感器接线示意图

3.传感器连接按图 2-2,实验模块输出端 Uo 与直流电压表输入端 U i 相接。直流电压 表量程切换开关选择电压 20V 档,模块电源用 2号导线从实验台上接入 +15V电源。

4.合上实验台上电源开关,记下数显表读数,然后每隔 0.1mm 读一个数,直到输出几 乎不变为止。将结果列入表 2-1。

表 2-1 铁质被测体

5. 根据上表数据,画出 V-X 曲线,根据曲线找出线性区域及进行正、负位移测量时的 最佳工作点(即曲线线性段的中点 ,试计算测量范围为 1mm 与 3mm 时的灵敏度和线性度

(1由上图可得系统灵敏度:S=ΔV/ΔW=1.6825V/mm (2由上图可得非线性误差: 当 x=1mm时 :

Y=1.6825×1-0.1647=1.5178V Δm =Y-1.46=0.0578V

yFS=2.32V

δf =Δm /yFS×100%=2.49% 当 x=3mm时 :

Y=1.6825×3-0.1647=4.4828V Δm =Y-3.84=1.0428V yFS=3.84V

δf =Δm /yFS×100%=27.15% 五、思考题

1、 电涡流传感器的量程与哪些因素有关, 如果需要测量±5mm 的量程应如何设计传感器? 答:量程与线性度、灵敏度、初始值均有关系。如果需要测量±5mm 的量程应使传感器在 这个范围内线性度最好,灵敏度最高,这样才能保证的准确度。

2、用电涡流传感器进行非接触位移测量时,如何根据使用量程选用传感器? 答:根据需要测量距离的大小,一般距离较大要求量程较大,且灵敏度要求不会太高,而 且量程有正负; 相反需要测量的距离较小,则对灵敏度要求较高, 量程不需要太大,这样既 能满足要求,同时又保证了测量的精确度。

实验二十 被测体材质对电涡流传感器特性影响 一、实验目的

了解不同的被测体材料对电涡流传感器性能的影响。 二、实验原理

涡流效应与金属导体本身的电阻率和磁导率有关,因此不同的材料就会有不同的性能。 在实际应用中, 由于被测体的材料、 形状和大小不同会导致被测体上涡流效应的不充分, 会 减弱甚至不产生涡流效应, 因此影响电涡流传感器的静态特性, 所以在实际测量中, 往往必 须针对具体的被测体进行静态特性标定。

三、实验仪器

除与实验十九相同外,另加铜和铝的被测体圆盘 四、实验内容与步骤 与实验十九相同

将铁质金属圆盘分别换成铜质金属圆盘和铝质金属圆盘。将实验数据分别记入下面表 2-2、 2-3。

(1由上图可得系统灵敏度:S=ΔV/ΔW=3.0637V/mm (2由上图可得非线性误差: 当 x=1mm时 :

Y=3.0637×1+1.2584=4.3221V Δm =Y-4.19=0.1321V yFS=8.40V

δf =Δm /yFS×100%=1.57%

当 x=3mm时 :

Y=3.0637×3+1.2584=10.45V Δm =Y-10.45=0V yFS=8.40V

δf =Δm /yFS×100%=0%

Al 14 12 10 8 6 4 2 0 0 2 4 6 8 10 系列1 14 12 10 8 6 4 2 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 y = 3.1977x + 2.4036 R 2 = 0.9884 系列1 线性 (系列1 （1）由上图可得系统灵敏度：S=Δ V/Δ W=3.1977V/mm （2）由上图可得非线性误差： 当 x=1mm 时: Y=3.1977× 1+2.4036=5.6013V Δ m =Y-5.70=-0.0987V yFS=10.69V δ f =Δ m /yFS×100%=0.923% 当 x=3mm 时: Y=3.1977× 3+2.4036=12.00V Δ m =Y-11.2=0.8V yFS=10.69V δ f =Δ m /yFS×100%=7.48%

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