电涡流传感器位移实验

实验二十电涡流传感器位移实验

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、实验内容

用铁圆片检测电涡流传感器的位移特性。

三、实验仪器

电涡流传感器实验模板、电涡流传感器、直流电源、数显单元、测微头、铁圆片。

四、实验原理

电涡流式传感器由平面线圈和金属涡流片组成，当线圈中通以高频交变电流后，与其平行的金属片上感应产生电涡流，电涡流的大小影响线圈的阻抗Z，而涡流的大小与金属涡流片的电阻率、导磁率、厚度、温度以及与线圈的距离X有关。当平面线圈、被测体（涡流片）、激励源已确定，并保持环境温度不变，阻抗Z只与X距离有关。将阻抗变化经涡流变换器变换成电压V输出，则输出电压是距离X的单值函数。

五、实验注意事项

被测体与涡流传感器测试探头平面尽量平行，并将探头尽量对准被测体中间，以减少涡流损失。

六、实验步骤

1、根据图20－1安装电涡流传感器。

2、观察传感器结构，这是一个平绕线圈。

3、将涡流传感器输出线接入实验模板上标有L的两端插孔中，作为振荡器的一个元件。

图20－1 电涡流传感器安装示意图

图8－2 电涡流传感器位移实验接线图

4、在测微头端部装上铁质金属圆片，作为电涡流传感器的被测体。

5、将实验模板输出端Vo与数显单元输入端Vin相接。数显表量程切换到选择电压20V 档。

6、用连结导线从主控台接入15V直流电源接到模板上标有＋15V的插孔中。

7、使测微头与传感器线圈端部接触，开启主控台电源开关，此时数显表读数为最小，然后每隔0.1mm读一个数，直到输出几乎不变为止。将结果列入下表。（实验结论：1、本实验每隔0.1mm是相对位置，起始值看做0.1mm即可，无需从测微头上读绝对位置。每旋转0.1mm，输出的电压的增量应该大致相等。2、由于学生做实验可能不能正确的找到起始点，

导致采集的数据不在线性范围内，从而影响数据采集的线性度，可以让学生从选取的起始

点开始计数，多计几组数据，然后选取线性度较好的十组数据，填入下表）

8、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，试计算量程为1mm、3 mm及5mm时的灵敏度和线性度（可以用端基法或其它拟合直线）。

七、实验报告

在实验报告中填写《实验报告二十》，详细记录实验过程中的原始记录（数据、图表、波形等）并结合原始记录进一步理解实验原理。

八、实验思考题

如何提高电涡流传感器的线性范围？

答：加大电涡流传感器的探头面积。原因：当探头面积增大时，线圈磁场轴向分布范围大，但磁感应强度的变化梯度小，即增大探头面积线性范围将增大，但灵敏度会有所降低。