电涡流传感器位移特性实验数据处理

电涡流传感器位移实验（材质Fe）

线性区：

量程1mm时

灵敏度K=3.0986 非线性误差δ=18.6%

量程为3mm时

灵敏度K=2.5524 非线性误差δ=12.9% 量程为5mm时

灵敏度K=1.8187 非线性误差δ=18.3%

分析：在电涡流传感器位移实验中 最佳工作点应在0.8mm-4.2mm之间

在不同量程下，量程为3mm的趋势线拟合程度最好，非线性误差最小

量程为1mm的灵敏度最高，拟合程度最差，非线性误差最大

光线传感器位移特性实验（材质Al）

坡前

灵敏度K=1.103 非线性误差δ=16.0%

坡后

灵敏度K=0.4247 非线性误差δ=16.9%

分析：有图象有，坡顶坐标为（1.2，1.1）

坡前的灵敏度大于坡后的灵敏度，且非线性误差小于坡后的

核磁共振

#1硫酸铜 #2氯化铁 #4丙三醇

#5 纯水 #6硫酸锰

实验数据

分析：

实验二 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。 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、铜和铝的被测体圆盘。 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。

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。 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，将电涡流传感器连接线接到模块上标有“

”的两端，

实验模块输出端Uo与直流电压表输入端Ui相接。直流电压表量

实验二 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。 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、铜和铝的被测体圆盘。 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。

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。 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，将电涡流传感器连接线接到模块上标有“

”的两端，

实验模块输出端Uo与直流电压表输入端Ui相接。直流电压表量

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

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

姓名 专业班级 学号 序号

5 电涡流传感器特性实验

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。 了解不同的被测体材料对电涡流传感器性能的影响。 了解电涡流传感器位移特性与被测体的形状和尺寸有关。

二、需用器件与单元

主机头静态位移安装架、电涡流传感器、端面积不同的两个铝质被测体、被测体(铁圆片、铜圆片、铝圆片)、测微头、主板F/V表、涡流变换器、示波器。

三、相关单元简介

涡流变换器电路原理与面板如图1所示。电路组成：

⑴ Q8-1、C8-1、C8-2、C8-3组成电容三点式振荡器，产生频率约为1MHz的正弦载波信号。电涡流传感器接在振荡回路中，传感器线圈是振荡回路的一个电感元件。振荡器的作用是将位移变化引起的振荡回路的Q值变化转换成高频载波信号的幅值变化。

⑵ D8-1、C8-5、L8-2、C8-6组成了由二极管和LC形成的π形滤波的检波器。检波器的作用是将高频调幅信号中传感器检测到的低频信号取出来。

⑶ Q8-2组成射极跟随器。射极跟随器的作用是输入、输出匹配以获得尽可能大的不失真输出的幅度值。

图1 涡流变换器电路原理与面板

四、预习思考题

实验三 光纤位移传感器特性实验的数据处理

一、实验目的：编程计算光纤位移传感器静态特性各校准点的测量结果，对传感器标定，

并分析该传感器的误差。

二、基本原理：

1.拟合回归直线。光纤位移传感器输出电压V（或y）与被测位移x大致成线性关系，基于重复试验数据各校准点的平均值，采用一元线性回归分析方法， 找出两者之间的经验公式，即得到拟合的回归直线。

2．回归方程的方差分析。将N个试验点、每个试验点都重复m次试验所得y观测值的总的离差平方和S分解得到回归平方和U、误差平方和Q和失拟平方和Q。总的离差平方和S

LE表示观测值之间的差异（称变差），回归平方和U反映在y总的变差中由于x和y 的线性关系而引起y变化的部分，误差平方和Q反映试验误差，失拟平方和Q反映非线性及其他未

EL

加控制因素的影响（通常称为模型误差）。各种平方和及其相应的自由度可按下式计算：

S?U?QL?QE，?S??U??L??E (1)

S???(yti?y)，?S?Nm?1 (2)

t?1i?1NNm2?t?y)，?U?1 (3) U?m?(yt?12QE???(yt

电涡流传感器——静态标

定

一、实验目的

1．了解电感式、电容式传感器的结构、工作原理

2．了解调幅电路的特点，测试电涡流传感器的电路特点，测试电涡流传感器的变换特性

3．了解电涡流传感器及电路的灵敏度、线性度数据处理方法 二、实验原理 1．概述

电涡流传感器是70年代中期迅速发展的一种新型电传感器，它广泛应用于机械位移、振动监测、金属材料鉴别、无损探伤等技术领域。 2．变换原理

电涡流传感器通常由扁平环形线圈组成，见图一。在线圈中通以高频电流，频率一般为1~3MHz左右，在线圈中产生高频交变磁场，当导电金属板接近线圈时，交变磁场在板的表面感应电流，即涡电流。电涡流也产生一个反向磁场，从而消弱原磁场，也就相应改变了原线圈的自感量L和阻抗Z，其变化与金属涡流片的电阻率ρ、导磁率μ、金属涡流片厚度h、线圈的激励频率ω、温度t以及

与线圈的距离δ有关，即

若仅改变δ，其它参数不变，Z仅是位移δ的单值函数，这样可以实现位移的测量。

图1 涡流式位移传感器的基本结构及工作原理图

3．测量电路

测量电路通常有阻抗分压式调幅电路及调频电路，本实验用的为调幅电路。

三、实验部件

电涡流传感器、电涡流传感器实验模块、螺旋测微仪、电压表、示波器 四、实验步骤

1、连接

介绍了电涡流传感器的安装方法,步骤,注意事项。

安装步骤：

1 探头的安装

① 探头插入安装孔之前，应保证孔内无杂物，探头能自由转动而不会与导线缠绕。 ② 为避免擦伤探头端部或监视表面，可用非金属测隙规测定探头的间隙。

③ 也可用连接探头导线到延伸电缆及前置器的电汽方法整定探头间隙。

当探头间隙调整合适后，旋紧防松螺母。此时应注意，过分旋紧会使螺纹损坏。探头被固定后，探头的导线也应牢固。延伸电缆的长度应于前置器所需的长度一致。任意的加长或缩短均会导致测量误差。具体安装如图1所示。

图1 传感器探头安装示意图

当每个测点需要同时安装两个传感器探头，两个探头应分别安装在轴承两边的同一平面上相隔90°±5°。由于轴承盖一般是水平分割的，因此通常将两个探头分别安装在垂直中心线每一侧45°，从原动机端看，分别定义为X探头（水平方向）和Y探头（垂直方向），X方向在垂直中心线的右侧，Y方向在垂直中心线的左侧。如图2所示。

图2 同时安装两个传感器探头

2 延伸电缆的安装

延伸电缆作为连接探头和前置器的中间部分，是涡流传感器的一个重要组成部分，所以延伸电缆的安装应保证在使用过程中不易受损坏，应避免延伸电缆的高温环境。探头与延伸电缆的连接处

介绍了电涡流传感器的安装方法,步骤,注意事项。

安装步骤：

1 探头的安装

① 探头插入安装孔之前，应保证孔内无杂物，探头能自由转动而不会与导线缠绕。 ② 为避免擦伤探头端部或监视表面，可用非金属测隙规测定探头的间隙。

③ 也可用连接探头导线到延伸电缆及前置器的电汽方法整定探头间隙。

当探头间隙调整合适后，旋紧防松螺母。此时应注意，过分旋紧会使螺纹损坏。探头被固定后，探头的导线也应牢固。延伸电缆的长度应于前置器所需的长度一致。任意的加长或缩短均会导致测量误差。具体安装如图1所示。

图1 传感器探头安装示意图

当每个测点需要同时安装两个传感器探头，两个探头应分别安装在轴承两边的同一平面上相隔90°±5°。由于轴承盖一般是水平分割的，因此通常将两个探头分别安装在垂直中心线每一侧45°，从原动机端看，分别定义为X探头（水平方向）和Y探头（垂直方向），X方向在垂直中心线的右侧，Y方向在垂直中心线的左侧。如图2所示。

图2 同时安装两个传感器探头

2 延伸电缆的安装

延伸电缆作为连接探头和前置器的中间部分，是涡流传感器的一个重要组成部分，所以延伸电缆的安装应保证在使用过程中不易受损坏，应避免延伸电缆的高温环境。探头与延伸电缆的连接处