电涡流传感器的静态特性实验
高精度电涡流传感器的标定研究
高精度电涡流传感器的标定研究一、引言电涡流传感器是一种用于测量金属导体表面缺陷的传感器。
它通过感应导体中的涡流来测量金属表面的缺陷和变化，具有高灵敏度、高精度、高分辨率的特点，被广泛应用于工业领域的材料检测、尺寸测量等领域。
由于电涡流传感器的灵敏度和分辨率较高，其标定工作也相对复杂，需要精准的标定方法来确保其测量精度和稳定性。
本文旨在通过对高精度电涡流传感器的标定研究，探讨标定方法和技术，以提高传感器的性能和稳定性，为相关领域的应用提供技术支持。
二、电涡流传感器基本原理电涡流传感器通过感应金属导体表面的涡流来实现对金属缺陷和变化的测量。
当传感器与金属表面接触时，传感器产生的高频电磁场会感应金属表面中的涡流。
由于涡流的存在会改变电磁场的分布，传感器可以通过测量这种电磁场的变化来实现对金属表面的测量和检测。
三、电涡流传感器标定方法电涡流传感器的标定方法可以分为静态标定和动态标定两种。
静态标定是指在不进行金属检测的情况下，通过对传感器本身的参数进行标定，以确保其测量精度和稳定性；而动态标定是指在进行金属检测时，通过对测量信号和金属表面进行相关分析，以进一步提高传感器的性能和稳定性。
静态标定方法主要包括检定仪器的基本性能参数，并进行误差分析和校准。
常用的静态标定方法包括零点校准、增益校准、非线性校准等。
零点校准是通过在不进行金属检测的情况下，将传感器输出的信号调至零点位置，以保证传感器在无信号时输出为零；增益校准是通过调节传感器的增益参数，使得传感器更好地适应不同材料和表面的变化；非线性校准是通过对传感器输出信号的非线性特性进行修正，以提高传感器的测量精度。
动态标定方法则主要包括对金属表面的特征分析和信号处理。
传感器在实际应用中往往会受到金属表面的各种变化和干扰，因此需要通过对金属表面特征的分析和处理，以提高传感器的稳定性和准确性。
常用的动态标定方法包括信号滤波、数据采集和分析、自适应修正等。
为了实现对电涡流传感器的有效标定，通常需要建立一个完整的标定系统。
电涡流传感器的位移特性实验报告
电涡流传感器的位移特性实验报告一、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、数显直流电压表二、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传感器安装示意图器的被测体。
调节测微头？L 属圆盘的平面贴到电涡流传感器的探测端，使铁质金,固定测微头。
—模損t图2-2电涡流传感器接线示意图X（m m ）0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 .0U o （ 0.0 0.2 0.3 0.5 0.6 0.8 0.9 1.1 1.3 1.4 V ） 2 1 7 3 7 3 9 4 0 h 5X（m m ）1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.92.0U O （ 1.6 1.8 1.9 2.1 2.3 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2々n ffimT>< 匕・[: wk一一「QVi电福流传感器实验樟机3 •传感器连接按图 2-2,实验模块输出端 入端也相接 压 20V 档，， 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 铁质被测体程切关选择压表量号 测犠咲 岸顽『Vc >p ：喘千粧卸丄旳分3找出纟线性据域表数据正、画出位移测論的最曲线为出（即豔线性段正灵敏度和测度算测量范围(1)由上图可得系统灵敏度：S=A V/ △W=1.6825V/mm(2)由上图可得非线性误差：当x=1mm时:Y=1.6825 >1-0.1647=1.5178VA m =Y-1.46=0.0578VyFS=2.32V8 f = A m /yFS X 100%=2.49%当x=3mm时:Y=1.6825 X-0.1647=4.4828VA m =Y-3.84=1.0428V yFS=3.84V8 f = A m /yFS X 100%=27.15%五、思考题需嬴涡±感器的的量与如因计有感如果答：量程与线性度、灵敏度、初始值均有关系。
电涡流传感器位移特性实验报告
电涡流传感器位移特性实验报告
一、实验目的
通过实验研究电涡流传感器的位移特性，了解电涡流传感器的工作原理和应用范围。
二、实验原理
三、实验器材
1.电涡流传感器
2.信号发生器
3.示波器
4.金属样品
四、实验步骤
1.将电涡流传感器固定在实验台上，将金属样品放在传感器的检测区域内。
2.连接信号发生器和示波器，设置合适的频率和电压。
3.逐渐增加金属样品的位移，观察信号发生器输出的频率和示波器显示的波形变化。
4.记录金属样品位移和传感器输出信号的对应关系。
五、实验结果
在实验中，我们逐渐增加金属样品的位移，观察信号发生器输出的频
率和示波器显示的波形变化。
根据实验结果，可以得到金属样品的位移和
传感器输出信号的对应关系。
六、实验讨论
通过实验，我们发现位移增加时，传感器输出信号的频率也相应增加。
这是因为金属样品位移增加时，电涡流的密度和分布发生变化，导致传感
器测量到的电磁感应信号频率发生变化。
七、实验结论
通过本次实验，我们了解了电涡流传感器的位移特性，得到了金属样
品位移和传感器输出信号的对应关系。
电涡流传感器可以通过测量金属物
体表面电涡流的变化来检测金属物体位移，具有广泛的应用前景。
八、实验感想。
实验十电涡流式传感器的静态标定
实验四 电涡流式传感器的静态标定一. 实验目的了解电涡流式传感器的原理及工作性能（静态特性）。
二. 所需单元及部件涡流传感器、涡流变换器、V/F 表、综合振动测微装置、铁测片、示波器。
三. 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。
首先连接好传感器（在标定装置上）、测量电路和记录分析仪表，并做好初始记录（读初值）。
传感器输入信号的大小应根据传感器或测量仪器的量程分级输入（加载），分级次数一般为五次以上。
任何一个传感器都允许过载，因而必须考虑超载20％进行标定。
根据测量精度的要求，确定合理的重复试验次数。
静态标定时，由于载荷比较稳定，读数值变化不大，加载通常只重复三次。
根据记录数据绘制标定曲线，绘制时为使曲线能表达标准载荷量与输出量之间的关系，必须有足够的数据点。
通常横坐标为输入标准量，纵坐标为输出的测量值。
描绘曲线时，根据数据标出各一个平滑的曲线上，但应尽可能通过较多的点，并使曲线外的点尽量靠近曲线，且曲线两边的点数相当。
四.实验步骤1. 装好传感器和测微头。
观察传感器的结构，它是一个平绕线圈；2. 用导线将传感器接入涡流变换器的输入端，将输出端接至电压表，电压表初始位置置于20V档。
如图1所示；3. 用示波器观察涡流变换输入端的波形。
如发现没有振荡波出现，再将被测体移开一些；4.适当调节传感器的高度，使其与铁测片接触（要求接触平面尽可能平行），从此开始读数，记下位移量、示波器显示P-P 值及电压表的数值，填入表1。
建议每隔0.25mm 读一次数，到线性严重变坏为止。
电涡流特性实验 传感器报告
《传感器技术原理与应用》实验报告学院：信息工程学院专业：10电子信息工程班级：电子2班成绩：姓名：高琪学号：410109060318 同组成员：刁智琪实验地点：实验楼301 实验日期：2013/4/15 指导教师：董建彬实验四电涡流特性实验一、实验目的1.研究不同材质对电涡流测位移的影响。
2.研究材质的面积对电涡流测位移的影响。
二、基本原理研究不同材质对电涡流测位移的影响的原理：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。
研究材质的面积对电涡流测位移的影响的原理：电涡流传感器在实际应用中，由于被测体的形状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，往往必须针对具体的被测体进行静态特性标定。
三、实验结果记录四、实验结果分析(一)实验数据折线图及拟合曲线1.铁材质:图1铁材质测电涡流位移折线图及拟合曲线测量范围：1.2—8.0mm2.铜材质:图2铜材质测电涡流位移折线图及拟合曲线测量范围：0—6mm3.铝材质:图3铝材质测电涡流位移折线图及拟合曲线测量范围：0—5.8mm4.铝材质（柱形）:图4铝材质（柱形）测电涡流位移折线图及拟合曲线测量范围：0—4.8mm（二）铁铜铝的拟合曲线对比图铁铜铝图5铁铜铝拟合曲线（三）铝和铝柱的拟合曲线铝柱铝图6铝和铝柱拟合曲线（四）根据以上两图分析1.根据磁导率，不同材质对电涡流效应有什么影响？为什么会产生这种现象？答：通过图5可以知道铝作为被测体时，涡流效应最强，铜作为被测体时，涡流效应比较强，铁作为被测体时，涡流效应比较弱。
因为当被测物体是导磁材料时，由于涡流效应和磁效应同时存在，磁效应反作用于涡流效应，使得涡流效应减弱，即传感器的灵敏度降低，由于铁的导磁率最高，其磁效应比较好，所以铁材质作为被测体时，涡流效应比较弱，而铝的磁导率接近于非铁磁物质的磁导率µ0≈1但大于1，即顺磁物质，它会加强涡流效应，铜的磁导率接近于非铁磁物质的磁导率µ0≈1但小于1，即抗磁物质，它会减弱涡流效应，但不如铁的减弱作用强，所以铝作为被测物质时，传感器灵敏度最高，铜次之，铁最差。
高精度电涡流传感器的标定研究
高精度电涡流传感器的标定研究作者：刘学王艳林高宏陈青山来源：《数字技术与应用》2019年第01期摘要：线性度是传感器静态特性的一个重要指标，为减小电涡流传感器的非线性误差，提高其测量精度，对电涡流传感器的输出结果进行标定。
给出了电涡流传感器输出电压与探头线圈和被测金属导体之间距离的关系式，在满足的±0.5mm量程，分辨率达到万分之一的前提下，分别采用直线拟合法和曲线拟合法对电涡流传感器进行标定。
实验结果表明，利用曲线拟合采用3阶多项式拟合要比直线拟合法线性误差更小，非线性误差由17.19%降到0.7%。
关键词：精度；电涡流传感器；标定；曲线拟合法中图分类号：TH711 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）01-0080-020 引言目前对非线性补偿问题的解决方法主要有硬件补偿和软件补偿两种方法。
前者是在传感器的输出端设置补偿电路来实现非线性补偿功能，但是其电路通常较为复杂且精度比较低，同时在当前的微机化的趋势下，硬件电路补偿逐渐被软件补偿所替代。
软件补偿时通过有函数补偿和算法补偿来有效减少信号中的非线性失真，从而提高传感器的精度。
目前常用的补偿算法有BP神经网络、RBP神经网络等。
函数补偿法通常需要对传感器的输出特性比较清楚的前提下使用，而算法补偿则不需要事先推导关系式，但是神经网络算法本身比较复杂，所以软件处理方法需要根据工作环境而定。
鉴上述，通过对电涡流传感器输入输出关系进行推导，运用函数拟合的方法对电涡流传感器进行非线性校正，计算过程简单且精度满足工业要求，为电涡流传感器的标定提供了一种行之有效的方法。
1 电涡流传感器测距原理设图1中线圈的电阻为R1，电感值为L1，则其阻抗为Z=R1+jwL1；其短路电路的电阻值为R2，电感值L2；线圈与短路环之间的互感系数为M。
M的值随它们之间的距离d的减小而增大。
加在线圈两端的激励电压为U。
根据基尔霍夫定律，可以列出电压平衡方程组。
电涡流传感器特性与位移测量实验
（操作性实验）班级：学号：学生姓名：实验题目：电涡流传感器特性与位移测量实验一、实验目的1、掌握电涡流传感器的特性和工作原理。
2、掌握电涡流传感器静态特性的标定方法。
二、实验仪器及器件电涡流线圈、金属涡流片、电涡流变换器、测微仪、示波器、电压表。
三、实验内容及原理3.1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。
3.2实验内容1、利用所需部件，连接一个利用电涡流位移传感器测量位移的测试系统。
2、掌握实验原理，列出实验步骤。
3、根据实验步骤进行测量。
4、记录测量数据，最少测5组数据。
5、根据数据描出实验曲线。
6、计算实验数据，得出电涡流位移传感器静态特性。
三、实验步骤1．安装好电涡流线圈和金属涡流片，注意两者必须保持平行。
安装好测微头，将电涡流线圈接入涡流变换器输入端。
涡流变换器输出端接电压表20V档。
2．开启仪器电源，用测微仪将电涡流线圈与涡流片分开一定距离，此时输出端有一电压值输出。
用示波器接涡流变换器输入端观察电涡流传感器的高频波形，信号频率约为1MHz。
3．用测微仪带动振动平台使平面线圈完全贴紧金属涡流片，此时涡流变换器输出电压为零。
涡流变换器中的振荡电路停振。
4．旋动测微仪使平面线圈离开金属涡流片，从电压表开始有读数起每位移0.25mm 记录一个读数，并用示波器观察变换器的高频振荡波形。
将V、X数据填入下表四、实验测试数据表格记录表1五、实验数据分析及处理1、非线性度：图一线性方程为y = -1.9757x - 1.5198表2非线性度%88.426.6277.0max 1==∆=FS y e 2、灵敏度-1.975S =∆3、重复性图二%63.026.604.0max ==∆=FS R y e4、迟滞%76.126.611.0e max ==∆=FS t y1正-2正 0 0.01 0.04 0.01 0.02 0.01 0.02 0.02 0.01 -0.01 1正-3正 -0.04 0 0.03 0.01 0.01 0 0.010.010 0 2正-3正-0.04-0.01-0.01-0.01-0.01-0.01 -0.01-0.010.011正-1反 0.09 0.06 0.06 0.08 0.1 0.07 0.07 0.07 0.07 0 2正-2反 0 0.04 0.01 0.07 0.07 0.06 0.05 0.04 0.05 0 3正-3反0.110.050.030.060.090.350.050.040.03六、实验结论与感悟 1、实验结论1实验结论 非线性度%88.426.63055.0max 1==∆=FS y e 灵敏度-1.9757S =∆ 重复性%63.026.604.0max ==∆=FS R y e迟滞%76.126.611.0e max ==∆=FS t y2实验心得在本次实验中，我了解了电涡流传感器的特性及工作原理，掌握了振荡频率与输出电压的关系，掌握了电涡流式传感器的静态标定方法。
电涡流特性实验
《传感器技术原理与应用》实验报告学院：专业：班级：成绩：姓名：学号：同组成员：实验地点：实验日期：指导教师：实验四电涡流特性实验一、实验目的1、研究不同材质对电涡流测位移的影响。
2、研究材料的面积对电涡流测位移的影响。
二、基本原理涡流效应与金属导体本身的电阻率和磁导率有误，因此，不同的材料就会有不同的性能。
电涡流传感器在实际应用中，由于被测体的形状，大小不同会导致被测体上涡流效应不充分，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、实验结果记录根据实验目的的不同，当研究不同材质对电涡流测位移的影响时，将实验分为三种材质，铁、铜、铝。
当研究材料的面积对电涡流测位移的影响时，将分为铝和铝快。
所以有四组数据。
其中，用铁片对电涡流实验位移影响数据为表1，用铜片对电涡流实验位移影响数据为表2，用铝片对电涡流实验位移影响数据为表3，用铝块对电涡流实验位移影响数据为表4。
表1 铁片对电涡流位移影响数据位移（mm）0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 电压（mv) 0 0 0 0 0 0.54 0.96 1.28 1.57 1.83 2.09 2.33 位移（mm） 2.4 2.6 2.8 3 3.2 3.4 3.6 3.8 4 4.2 4.4 4.6 电压（mv) 2.56 2.78 2.99 3.18 3.36 3.54 3.7 3.84 3.99 4.11 4.24 4.35 位移（mm） 4.8 5 5.2 5.4 5.6 5.8 6 6.2 6.4 6.6 6.8 7 电压（mv) 4.46 4.56 4.65 4.73 4.81 4.88 4.95 5.01 5.07 5.12 5.17 5.22 位移（mm）7.2 7.4 7.6 7.8 8 8.2 8.4 8.6电压（mv) 5.26 5.29 5.33 5.36 5.39 5.42 5.45 5.47表2 铜片对电涡流位移影响数据位移（mm）0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 电压（mv) 2.32 2.52 2.86 3.18 3.44 3.69 3.91 4.1 4.28 4.43 4.57 4.69 位移（mm） 2.4 2.6 2.8 3 3.2 3.4 3.6 3.8 4 4.2 4.4 4.6 电压（mv) 4.8 4.9 4.99 5.06 5.14 5.2 5.26 5.31 5.35 5.39 5.43 5.47 位移（mm） 4.8 5 5.2 5.4 5.6 5.8 6 6.2 6.4 6.6 6.8 7 电压（mv) 5.5 5.52 5.55 5.57 5.59 5.61 5.63 5.65 5.66 5.68 5.69 5.7 位移（mm）7.2 7.4 7.6 7.8 8 8.2 8.4 8.6电压（mv) 5.71 5.72 5.73 5.74 5.75 5.76 5.76 5.77表3 铝片对电涡流位移影响数据位移（mm）0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 电压（mv) 2.48 2.57 2.88 3.2 3.49 3.73 3.96 4.16 4.33 4.49 4.62 4.74 位移（mm） 2.4 2.6 2.8 3 3.2 3.4 3.6 3.8 4 4.2 4.4 4.6 电压（mv) 4.85 4.95 5.03 5.11 5.17 5.24 5.29 5.34 5.38 5.42 5.46 5.49 位移（mm） 4.8 5 5.2 5.4 5.6 5.8 6 6.2 6.4 6.6 6.8 7 电压（mv) 5.52 5.55 5.58 5.6 5.62 5.64 5.66 5.67 5.69 5.7 5.71 5.72 位移（mm）7.2 7.4 7.6 7.8 8 8.2 8.4 8.6电压（mv) 5.73 5.75 5.76 5.77 5.8 5.82 5.84 5.85表4 铝块对电涡流位移影响数据位移（mm）0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 电压（mv) 3.36 3.38 3.68 3.96 4.2 4.4 4.6 4.75 4.9 5.02 5.13 5.22 位移（mm） 2.4 2.6 2.8 3 3.2 3.4 3.6 3.8 4 4.2 4.4 4.6 电压（mv) 5.3 5.38 5.44 5.5 5.55 5.59 5.63 5.66 5.69 5.72 5.74 5.77 位移（mm） 4.8 5 5.2 5.4 5.6 5.8 6 6.2 6.4 6.6 6.8 7 电压（mv) 5.79 5.81 5.82 5.83 5.85 5.86 5.87 5.88 5.89 5.89 5.9 5.91 位移（mm）7.2 7.4 7.6 7.8 8 8.2 8.4 8.6电压（mv) 5.91 5.92 5.92 5.92 5.93 5.93 5.93 5.93四、实验结果分析根据实验数据画得铁片对电涡流位移影响折线图如图1。
传感器的静态特性
传感器静态特性的一般知识传感器作为感受被测量信息的器件，总是希望它能按照一定的规律输出有用信号，因此需要研究其输出――输入的关系及特性，以便用理论指导其设计、制造、校准与使用。
理论和技术上表征输出――输入之间的关系通常是以建立数学模型来表达，这也是研究科学问题的根本出发点。
由于传感器可能用来检测静态量(即输入量是不随时间变化的常量)、准静态量或动态量(即输入量是随时间而变化的量)，理论上应该用带随机变量的非线性微分方程作为数学模型，但这将在数学上造成困难。
由于输入信号的状态不同，传感器所表现出来的输出特性也不同，所以实际上，传感器的静、动态特性可以分开来研究。
因此，对应于不同性质的输入信号，传感器的数学模型常有动态与静态之分。
由于不同性质的传感器有不同的在参数关系(即有不同的数学模型)，它们的静、动态特性也表现出不同的特点。
在理论上，为了研究各种传感器的共性，本节根据数学理论提出传感器的静、动态两个数学模型的一般式，然后，根据各种传感器的不同特性再作以具体条件的简化后给予分别讨论。
应该指出的是，一个高性能的传感器必须具备有良好的静态和动态特性，这样才能完成无失真的转换。
1. 传感器静态特性的方程表示方法静态数学模型是指在静态信号作用下(即输入量对时间t 的各阶导数等于零)得到的数学模型。
传感器的静态特性是指传感器在静态工作条件下的输入输出特性。
所谓静态工作条件是指传感器的输入量恒定或缓慢变化而输出量也到达相应的稳定值的工作状态，这时，输出量为输入量确实定函数。
假设在不考虑滞后、蠕变的条件下，或者传感器虽然有迟滞及蠕变等但仅考虑其理想的平均特性时，传感器的静态模型的一般式在数学理论上可用n 次方代数方程式来表示，即2n 012n y a a x a x a x =+++⋯+ 〔1-2〕式中 *――为传感器的输入量，即被测量；y ――为传感器的输出量，即测量值；0a ――为零位输出；1a ――为传感器线性灵敏度；2a ，3a ，…，n a ――为非线性项的待定常数。
电涡流传感器系列实验
电涡流传感器系列实验实验一：电涡流传感器的静态标定摘要：电涡流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，在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）、激励源确定，并保持环境温度不变，阻抗Z只与距离X有关，将阻抗变化转为电压信号V输出，则输出电压是距离X的单值函数。
①1实验目的了解电涡流式传感器的原理及工作性能2实验所用仪器设备涡流变换器、F/V表、测微头、铁测片、涡流传感器、示波器、振动平台、主副电源②3实验原理通以高频电流的线圈产生磁场，当有导体接近时，因导电体涡流效应产生涡流损耗，而涡流损耗与导电体的材料以及和线圈的距离有关，因此可以进行位移测量。
②4实验步骤（1）装载好传感器（2）连接电路，电压表置于20V档，开启主副电源（3）用示波器观察涡流变换器的输入端波形（4）调节传感器的高度值，改变高度，记下示波器及电压表的示数5实验结果与分析(1)涡流变换器输入端的波形为正弦波，示波器的时基为μs/cm(2)改变传感器的高度值，记录电压表示数，记录如下表V—X曲线如下图所示由曲线，我们可以得到灵敏度为K==mm，由此可以看到涡流传感器灵敏度高，分辨力高。
6实验心得与建议该涡流传感器测量灵敏度高，分辨力高，线性度也很好，在涉及到一些导体的位置、位移等相关测量时，使用涡流传感器可以很好的实现不接触测量。
而且电涡流传感器利用的是涡流效应，可以利用其进行导体内部的一些性质。
7思考拓展1：位移传感器的静态自动标定与实验研究传感器作为自动控制系统和信息系统的关键器件其技术水平直接影响自动化系统和信息系统的整体水平。
自动化技术水平越高对传感器技术依赖程度越大，传感器产业以其技术含量高，渗透能力强，经济效益好，市场前景广等优点被公认为是国内外具有发展前途的高技术产业，受到全社会的瞩目。
电涡流式传感器的静态标定
电涡流式传感器的静态标定
一、实验目的：
了解电涡流传感器的结构、原理、工作特性。
二、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。
三、实验仪器：
电涡流线圈、金属涡流片、电涡流变换器、测微仪、示波器、电压表。
四、实验步骤：
1.安装好电涡流线圈和金属涡流片，注意两者必须保持平行。
安装好测微头，将电涡流线圈接入涡流变换器输入端。
涡流变换器输出端接电压表20V档。
2．开启仪器电源，用测微仪将电涡流线圈与涡流片分开一定距离，此时输出
端有一定电压值输出。
用示波器接涡流变换器输入端观察电涡流传感器的高频波形，信号频率约为1MHZ。
3．用测微仪带动振动平台使平面线圈完全贴紧金属涡流片，此时涡流变换器
输出电压为零。
涡流变换器中的振荡电路停振。
4．旋动测微仪使平面线圈离开金属涡流片，从电压表开始有读数起每位移0．25mm记录一个读数，并用示波器观察变换器的高频振荡波形。
将V、X数据填入表格，作出V－X曲线，指出线性范围，求出灵敏度。
五、注意事项：
当涡流变换器接入电涡流线圈处于工作状态时，接入示波器会影响线圈的阻抗，使变换器的输出电压减小。
或是使传感器在初始状态有一死区，工作电压范围变小。
电涡流传感器实验总结
电涡流传感器实验总结电涡流传感器是一种常用的非接触式传感器，主要用于测量金属导体表面的涡流损耗，广泛应用于工业生产和科学研究领域。
在本次实验中，我们对电涡流传感器进行了深入的研究和实验，现将实验总结如下。
首先，我们对电涡流传感器的工作原理进行了深入了解。
电涡流传感器利用感应电磁场与金属导体产生的涡流相互作用的原理，通过测量涡流损耗来实现对金属导体表面缺陷的检测和测量。
在实验中，我们通过理论分析和实验操作，深入了解了电涡流传感器的工作原理及其在实际应用中的重要性。
其次，我们进行了电涡流传感器的性能测试。
通过搭建实验平台，我们对电涡流传感器的灵敏度、稳定性和测量精度等性能进行了全面的测试。
实验结果表明，电涡流传感器具有高灵敏度、良好的稳定性和较高的测量精度，能够满足工业生产和科学研究中对金属导体表面缺陷检测和测量的需求。
此外，我们还对电涡流传感器在实际应用中的优缺点进行了分析。
电涡流传感器具有非接触式、高精度、快速响应等优点，能够实现对金属导体表面缺陷的高效检测和测量；但同时也存在着对金属材料和导体形状的限制、对环境电磁干扰敏感等缺点。
因此，在实际应用中需要根据具体情况进行合理选择和使用。
最后，我们对电涡流传感器的未来发展进行了展望。
随着科学技术的不断进步和工业生产的不断发展，电涡流传感器作为一种重要的非接触式传感器，将会在材料检测、航空航天、汽车制造等领域发挥越来越重要的作用。
同时，随着新材料、新工艺的不断涌现，电涡流传感器的性能和应用范围也将得到进一步的提升和拓展。
总的来说，本次实验对电涡流传感器进行了全面的研究和实验，深入了解了其工作原理、性能特点以及在实际应用中的优缺点，对于我们进一步深入研究和应用电涡流传感器具有重要的意义。
希望通过我们的努力，能够为电涡流传感器的发展和应用做出更大的贡献。
实验一电涡流传感器静态特性实验
实验一电涡流传感器静态特性实验一、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、基本原理：电涡流式传感器是一种建立在涡流效应原理上的传感器。
电涡流式传感器由传感器线圈和被测物体（导电体—金属涡流片）组成，如图1—1所示。
根据电磁感应原理，当传感器线圈（一个扁平线圈）通以交变电流（频率较高，一般为1MHz～2MHz）I1时，线圈周围空间会产生交变磁场H1，当线圈平面靠近某一导体面时，由于线圈磁通链穿过导体，使导体的表面层感应出呈旋涡状自行闭合的电流I2，而I2所形成的磁通链又穿过传感器线圈，这样线圈与涡流“线圈”形成了有一定耦合的互感，最终原线圈反馈一等效电感，从而导致传感器线圈的阻抗Z发生变化。
我们可以把被测导体上形成的电涡等效成一个短路环，这样就可得到如图1—2的等效电路。
图1—1 电涡流传感器原理图图1—2 电涡流传感器等效电路图线圈与导体间存在一个互感M，它随线圈与导体间距的减小而增大。
其实Z的变化与导体的电导率、磁导率、几何形状、线圈的几何参数、激励电流频率以及线圈到被测导体间的距离有关。
如果控制上述参数中的一个参数改变，而其余参数不变，则阻抗就成为这个变化参数的单值函数。
当电涡流线圈、金属涡流片以及激励源确定后，并保持环境温度不变，则只与距离x有关。
电涡流传感器就是根据这一原理实现对金属物体的位移、振动等参数的测量。
为实现电涡流位移测量，测量电路（称之为前置器，也称电涡流变换器）应包括具有一定频率的稳定的震荡器和一个检波电路等。
电涡流传感器位移测量实验框图如图1—3所示：图1—3 电涡流位移特性实验原理框图根据电涡流传感器的基本原理，将传感器与被测体间的距离变换为传感器的Q值、等效阻抗Z和等效电感L三个参数，用相应的测量电路（前置器）来测量。
本实验的涡流变换器为变频调幅式测量电路，电路原理如图1—4所示。
电路组成：⑴Q1、C1、C2、C3组成电容三点式振荡器，产生频率为1MHz左右的正弦载波信号。
电涡流传感器位移特性实验报告分析
电涡流传感器位移特性实验实验报告专业：机械工程班级：机械7班学号： ********** 姓名：***2015年11月20日一．前言长度是测量中最常见的物理量之一，我们经常要通过判断物体的位移量来判断物体的状态变化。
除此之外，不少非位移变化量也是通过传感器内部器件相对位移来测量计算得出的。
位移传感器又称为线性传感器，是一种属于金属感应的线性器件，传感器的作用是把各种被测物理量转换为电量。
在生产过程中，位移的测量一般分为测量实物尺寸和机械位移两种。
按被测变量变换的形式不同，位移传感器可分为模拟式和数字式两种。
模拟式又可分为物性型和结构型两种。
常用位移传感器以模拟式结构型居多，包括电位器式位移传感器、电感式位移传感器、自整角机、电容式位移传感器、电涡流式位移传感器、霍尔式位移传感器等。
数字式位移传感器的一个重要优点是便于将信号直接送入计算机系统。
这种传感器发展迅速，应用日益广泛。
电涡流传感器能静态和动态地非接触、高线性度、高分辨力地测量被测金属导体距探头表面距离。
作为一种非接触的线性化计量工具，它能准确测量被测体（必须是金属导体）与探头端面之间静态和动态的相对位移变化。
在高速旋转机械和往复式运动机械状态分析，振动研究、分析测量中，对非接触的高精度振动、位移信号，能连续准确地采集到转子振动状态的多种参数。
如轴的径向振动、振幅以及轴向位置。
电涡流传感器以其长期工作可靠性好、测量范围宽、灵敏度高、分辨率高等优点，在大型旋转机械状态的在线监测与故障诊断中得到广泛应用。
因此我们需要来了解电涡流传感器的相关特性。
二．实验目的了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。
三．电涡流传感器的工作原理电涡流式传感器是一种建立在涡流效应原理上的传感器。
电涡流式传感器由传感器线圈和被测物体（导电体—金属涡流片）组成，如图1所示。
根据电磁感应原理，当传感器线圈（一个扁平线圈）通以交变电流（频率较高，一般为1MHz ～2MHz ）I1时，线圈周围空间会产生交变磁场H1，当线圈平面靠近某一导体面时，由于线圈磁通链穿过导体，使导体的表面层感应出呈旋涡状自行闭合的电流I2，而I2所形成的磁通链又穿过传感器线圈，这样线圈与涡流“线圈”形成了有一定耦合的互感，最终原线圈反馈一等效电感，从而导致传感器线圈的阻抗Z 发生变化。
位移传感器静态自动标定及测试结果分析
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四 、测 试 结 果 分 析
与 手 动 标 定 不 同 ， 自动 标 定 设 想 获 得 传 感 器 更 大 的输 出
范 围 ， 根据 数 据 来 确 定 线 性 区 域 的 起 点 和 终 点 ， 所 以是 接 触 到 被 测 传 感 器 开 始 测 量 ， 直 到 输 出 电压 最 大 值 。 接 触 到传 感 器 可 认 为是 绝 对 零 位 ， 到输 出 电压 基 本 不 随位 移 变 化 为 止 。 直
通讯等技术的静态 自动标定系统 。与 以往 的手动标定相 比，此系统大大增加 了采样 点密度 ，提高 了测试精度 和效率。并在 数据库 的支持下 ，对标定数据进行复杂的数据 处理 ，得 到静态特性 。同时 ，通过对丰富 的采集
数据 进 行 分 析 ，对 产 品质 量 评 价 ，制 造 工 艺 改 进 等 问题 提 供 可 靠 的数 据 支 持 。
设 置采样 点为 ４ ０个 ，往返各采一次 ，共 ８ ０点，测量所 获得 的曲线如 图 ４所示 。将采样 点密集到 ８ ０个，往返共 １Ｏ ６
点 测 试 结 果 如 图 ５ห้องสมุดไป่ตู้ 示 。
在 由位移 Ｘ与输出电压 构成 Ｕｘ二维直角坐标系 中， －
测 试 结 果 是 一 组 离 散 的点 ，相 邻 点 用 直 线 连 接 ，形 成 一 条 折 标 定 方 法 ， 但 这 个 零 点 并 非 是 传 感 器 与 目标 问实 际距 离 ， 仅 给 出某 线 性 区 域 段 的 起 点 和 终 点 。 电 涡流 传感 器 多 用 于 对 旋 转 部 件 进 行 非 接 触 测 量 ，用 户 关 心 的 是振 幅 ， 也 就 是 位 移 相 对 变 化 量 ，故 可 接 受 这 种 静 态
《传感器与检测技术》电涡流式传感器的静态指标实验报告
《传感器与检测技术》电涡流式传感器的静态指标实验报告课程名称：传感器与检测技术实验类型：验证型实验项目名称：电涡流式传感器的静态指标一、实验目的：了解差动变面积式电容传感器的原理及特性。
二、基本原理：电容传感器以各种类型的电容器作为传感元件，将被测物理量转换成电容量的变化来实现测量的。
电容传感器的输出是电容的变化量。
利用电容C=εA/d关系式通过相应的结构和测量电路可以选择ε、A、d三个参数中，保持二个参数不变，而只改变其中一个参数，则可以有测干燥度（ε变）、测位移（d变）、和测液位（A变）等多种电容传感器，电容传感器极板形状分成平板、圆板形和圆柱（圆筒）形。
实验中为差动变面积式，传感器由两组定片和一组动片组成。
当安装于振动台上的动片上、下改变位置，与两组静片之间的重叠面积发生变化，极间电容也发生相应的变化，成为差动电容。
如将上层定片与动片形成的电容定为Cx1，下层定片与动片形成的电容定为Cx2，当将Cx1和Cx2接入桥路作为相邻两臂时，桥路的输出电压与电容量的变化有关，即与振动台的位移有关。
三、需用器件与单元：电容传感器、电容放大器、低通滤波器、电压/频率表、激振器Ⅱ、双踪示波器、电桥、振动平台、主、副电源。
四、实验步骤1、了解电容式传感器的结构及实验仪上的安装位置，熟悉实验面板上电容的符号。
安装好测微头，使电容动片大致处于静片中间位置。
2、开启主、副电源，差放输出短接接地调零后，电压/频率表打到20V，关闭主副电源。
按图接线，检查无误后开启主、副电源，调节测微头，使电压/频率表示数为零。
3、每隔0.1mm向上（或下）转动测微头，记下此时测微头移动距离及电压/频率表的读数，填入下表 1 电容输出电压与位移的关系，直至电容动片与上（或下）静片覆盖面积最大。
表 1 电容输出电压与位移的关系4、退回测微头至初始位置，并开始以相反方向旋动，同上记下X及V值填入下表2 电容输出电压与位移的关系（反向）。
机组仪表-本特利探头(传感器的静态校验)
（3）将-24VDC送到前置放大器的电源端和公共端，调节TK3-2E校验仪上的螺 旋千分尺，使示值对准0 mm处，然后将千分尺的示值增加到0.25 mm，记录 数字电压表的电压值(此值为前置器输出电压)。以每次0.25 mm的数值增加间 隙，直到示值为2.5mm为止，并记录每一次的输出电压值。(校验点不少于10 点)。
前置器检测电路检测探头线圈的感抗变化。再经放大电路 将感抗变化量变换放大成相应电压变化信号输出。经监测 仪进行信号转换并显示,转换成4~20mA,1~5V的标准信号送 入DCS或PLC中，在测量中，前置器放大输出的直流电压信 号用做机械位移的测量，交流电压信号用做振动的测量。
机械转速主要是测转子的齿轮或孔眼，经过传感器产生脉 冲或方波，并通过频率信号输出。在现场实际应用的传感 器原理不同。一般有电涡流传感器、磁电式传感器、光电 式传感器等
二、工作原理 机器的振动、位移总是伴随着机器的运转，即使是机器在
最佳的运动状态，由于很微小的缺陷，也将产生某些振动 。在工作中我们常用的振动位移监测仪是由电涡流传感器 、前置器、延伸电缆、监测仪转换器组成，其构成原理如 图所示。探头线圈监测仪
探头线圈接受前置器振荡电路来的高频电流，在其周围产 生高频磁场，该磁场穿过靠近它的转轴金属表面，在其中 产生一个电涡流，该电涡流产生的磁场方向和线圈磁场方 向相反，改变了原线圈的感抗，该感抗的变化随探头顶部 金属表面的间隙变化而变化。
（2）延伸电缆完整、无短路、无开路、接头无氧化锈蚀 ，保护层无破损。
（3）前置器完整无损，安装盒无脱漆、变形和密封不良 现象，前置器与安装盒之间需有良好的绝缘层。
（4）信号电缆屏蔽层接地良好，用500V兆欧表检查信号 线间及对地绝缘电阻应大于5 MΩ。并要求单点接地。
电涡流传感器实验
电涡流传感器实验电涡流式传感器传感器是现代检测和控制装置的重要组成部分，在现代科学技术领域中的地位越来越重要。
各类传感器的研制、推⼴和使⽤飞速发展，作为现代信息技术三⼤⽀柱之⼀的传感器技术将是⼆⼗⼀世纪⼈们在⾼新技术发展⽅⾯争夺的⼀个制⾼点。
实际应⽤中，⼈们通常把将⾮电量信号转换成电量信号的装置叫做传感器。
电涡流式传感器是建⽴在涡流效应原理上的⼀种传感器。
利⽤它可以把距离的变化转换为电量的变化，从⽽做成位移、振幅、厚度等传感器；也可以利⽤它把电阻率的变化转换成电量的变化，做成表⾯温度、电介质的浓度等传感器；还可以利⽤它把磁导率的变化转换为电量的变化，做成应⼒、硬度等传感器。
电涡流式传感器能够实现⾮接触测量，⽽且还具有测量范围⼤、灵敏度⾼、抗⼲扰能⼒强、不受油污等介质的影响、结构简单及安装⽅便等优点。
因此⼴泛应⽤于⼯业⽣产和科学研究的各个领域。
【实验⽬的】1．了解电涡流式传感器的⼯作原理。
2．掌握静态标定的⽅法，了解被测材料对电涡流式传感器特性的影响。
3．掌握电涡流传感器测量振幅的⽅法4．了解由电涡流式传感器组成的电⼦称的标定和测量⽅法。
【实验原理】1．电涡流式传感器⼯作原理电涡流传感器有⾼频反射式和低频透射式两种，⾼频反射式应⽤较⼴。
本实验使⽤⾼频反射式。
如图6.2-2所⽰，在⼀⾦属导体上⽅放置⼀个线圈，当线圈中通⼊交变电流I 1时，线圈的周围空间就产⽣了交变磁场H 1，则⾦属导体中将产⽣感⽣电流I 2，由于I 2呈涡旋状，故称为电涡流。
⽽此电涡流将产⽣交变磁场H 2，它的⽅向与磁场H 1⽅向相反，由于磁场H 2的反作⽤使导电线圈的电感量、阻抗及品质因数等发⽣变化，这些参数变化量的⼤⼩与⾦属导体的电阻率、磁导率、⼏何形状、激励电流以及线圈与⾦属导体间的距离等有关。
限制其中其它参数不变，只让其中某⼀个参数变化，就构成了测量该参数的传感器。
涡流效应可等效为如图6.2-3所⽰的等效电路。
图中，R 1和L 1为传感器线圈的电阻和电感，R 2和L 2为⾦属导体等效的电阻和电感，各⾃的电流为I 1、I 2 ，U 为激励电压，M 为互感系数。
电涡流传感器实验综述报告
电涡流传感器实验综述报告黄山学院机电工程学院胡娟 245041[摘要]：本文以电涡流传感器为例，通过具体的实验目的、设备、原理、步骤，阐述了位移式传感器的电路测量方法。
以及利用MATLAB编程处理实验数据，分析计算系统灵敏度和非线性度，在此基础上拓展位移式传感器的应用。
[关键词]：电涡流；传感器；MATLAB；最小二乘法中图分类号：TP23A Report on The Experiment of Eddy Current SensorHU Juan(College of Mechanical and Electrical Engineering, HuangShan University, Huangshan Anhui, 245041, China)[Abstract]: Taking eddy current sensor as an example, this paper expounds the circuit measurement method of displacement sensor through specific experiment purpose, equipment, principle and steps. In addition, MATLAB is used to process the experimental data, analyze and calculate the sensitivity and nonlinearity of the system, and expand the application of displacement sensor on this basis.[Key words]: Eddy current; sensor; MATLAB; least square method.1 .实验目的（1）掌握电涡流传感器的原理和特性；（2）掌握位移测量传感器的测试过程；（3）掌握MATLAB数据处理分析方法[1-2]。
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电涡流传感器的静态特性实验
一、实验目的：本实验旨在说明电涡流传感器在静态测量中的应用。
二、实验内容：
电涡流式传感器由一平面线圈与安装在与其平行的工作平台上之被测金属片组成。
当线圈中通以交变电流后，被测金属片上产生电涡流，涡流大小不同，线圈阻抗Z被影响的程度也不同；阻抗变化经涡流变换成电压输出e，当金属板的电阻率、导磁率、厚度、温度等参数固定时，输出电压值是线圈到金属板表面的垂直距离X的单值函数，其关系曲线如图2所示。
图2 电涡流式传感器的输出电压与位移关系曲线
三、实验要求：
1．依照图2接线，插接线插接牢固；
2．调整传感器使其起始位置处于线性段位置；
3．传感器探头对准金属测片。
四、实验装置：
1．传感器系统实验仪 CSY型 1台
2．通用示波器 COS5020B 1台
3．系统微机 1台
4．消耗材料
插接线(专用) 10根
五、实验步骤：
1．按图3接线，差放输出接电压表20V档。
图3 电涡流式传感器实验接线图
2．调整传感器的位置：
将传感器探头对准圆形被测导体金属片，用测微头驱动振动台(圆工作台)，自传感器与金属片相接触位置启始逐渐增加距离，同时用示波器观察电涡流传感器的高频激励，以刚刚“起振”处作为测量启始位置，调整电桥单元上的WD，使系统输出为零。
3．用示波器观察电涡流传感器的高频激励波形，此波形为正弦波，记录其周期时间μs， 求出激励频率Hz。
4．由此开始每增加0.1mm位移量，从电压表上读取一个变换输出电压值。
将数据记入表中。
（检测点数不少于6点，直至X-V曲线明显超出线性区为止）
实验数据记录
X(mm)00.10.20.30.40.50.60.7
V(v)-0.05-0.05-0.030.110.330.530.750.95
X(mm)0.80.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5
V(v) 1.151.341.521.691.872.032.212.37
X(mm)1.6 1.7 1.8 1.9－－－－
V(v) 2.542.692.862.99－－－－
5．将振动台(圆工作台)与测微头的磁性连结解除，利用振动台的支撑弹簧构成重量-位移转换系统。
6．调整传感器的安装位置，使之与被测金属片之间处于最佳初始工作点。
7．利用电桥单元上的WD，重新对系统输出电压调零。
构成W-V电子称重系统。
W(g)100110120130－－－－－－
V（v）3.8 3.663.5 3.32－－－－－－
8．在工作台的适宜位置上逐一加装砝码，记下相应的重量W(g)和电压V(v)值填入表6中（最终砝码个数以W-V曲线明显超出线性区为准）
9．取下砝码，放上一未知重量物体，记录输出电压以便在实验数据处理时获得此物体的大致重量。
实验数据
W(g)0102030405060708090V（v）1.121.752.322.883.323.653.873.963.983.91
六、实验数据及处理：
1．根据实验数据作出V-X与V-W曲线，计算出相应的系统灵敏度 答：V-X与V-W曲线由Origin软件绘出
V-X曲线见下图：
由图像得方程为： V=1.789X-0.253
灵敏度为 S=1.789V/mm
V-W曲线见下图：
由图像得方程为： V=0.027X+0.333
灵敏度为 S=0.027V/mm
2．分别给出位移测量系统与称重系统的适宜量程
答：由于试验得到的曲线在系统范围内要求为直线，故：位移测量系统的事宜量程为：（0.36，1.90） 单位：mm 称重系统的量程为：（0，120） 单位：g
3．根据标定曲线计算出未知重量的重物的重量
答：电压值为3.16V , 根据标定的直线可知质量约为： 105 g。