电涡流传感器特性与位移测量实验

（操作性实验）

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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 e

4、迟滞

%76.126

.611.0e max ==∆=

FS t y

1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 0.01

0.01

0 0 2正-3正

-0.04

-0.01

-0.01

-0.01

-0.01

-0.01 -0.01

-0.01

0.01

1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

0.11

0.05

0.03

0.06

0.09

0.35

0.05

0.04

0.03

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 y

2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。本次实验误差主要来源于无法明确找

到输出电压幅值的最大情况及仪器误差。