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。

铜片对电涡流位移影响折线图如图2。

铝片片对电涡流位移影响折线图如图3。

铝块对电涡流位移影响折线图如图4。

并根据最小二乘法拟合直线将他们的拟合直线画出来在各个折线图中。

又需要研究不同材料对电涡流测位移的影响，将铁、铜、铝片的拟合直线使用不同的直线画到一幅图中，如图5。

为研究材质面积对电涡流测位移的影响将，铝、铝块的拟合直线画到一幅图中，如图6。

图1 铁片对电涡流位移影响折线图
图2 铜片对电涡流位移影响折线图
0123
456789
-1
1
2
3
4
5
6
位移（mm ）
电压（m v ）
铁
0123
456789
2
2.53
3.54
4.5
55.56位移（mm ）
电压（m v ）
铜
图3 铝片对电涡流位移影响折线图
图4 铝块对电涡流测位移影响折线图
0123
456789
2
2.53
3.54
4.5
55.56位移（mm ）
电压（m v ）
铝
0123
456789
3
3.5
4
4.5
5
5.5
6
6.5
位移（mm ）
电压（m v ）
铝块
图5 铁、铜、铝片对电涡流测位移影响拟合曲线图
图6 铝片、铝块对电涡流测位移影响拟合曲线图
1
2
3
456
7
8
9
-1
1
2
3
4
5
6
位移（mm ）
电压（m v ）
不同材质对电涡流测位移影响
铁铜铝
1
2
3
456
7
8
9
2
2.53
3.54
4.55
5.56
6.5位移（mm ）
电压（m v ）
材质面积对电涡流测位移影响
铝片铝块
五、回答问题
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:根据图5以及10=>>μμ铁，10=≈μμ铜（抗磁），10=≈μμ铝（顺
磁），即
铜
铝
铁
μ
μμμ>>>>0
，可知磁导率越大，产生的电压越小，
即线圈阻抗越大。

及磁导率越大，产生的电涡流效应越强。

产生这种现象的原因为：磁导率越大，放在磁场中的金属产生的感生电涡流越大，此电流产生的交变磁场越强，它的方向与原磁场方向相反。

所以输出的电压越小。

2、表面积不同，对电涡流效应有何影响？为什么产生此种现象？
答：根据图6，表面积越大，产生的电压越小，磁导率越大。

产生这种现象的原因为：根据电阻的计算公式，表面积越大，电阻越小。

放在磁场中的金属产生的感生电涡流越大，此电流产生的交变磁场越强，它的方向与原磁场方向相反。

所以输出的电压越小。

3、若要求测量范围为1—3mm ，则应采取哪种表面积和哪种材质测量，说明理由。

答：选用表面积大的铁材料测量。

因为根据图5，图6。

铁对电涡流测位移影响在1—3mm 线性对好。

表面积大的对电涡流测位移影响在1—3mm 线性对好。

4、若要求测量范围为正负3mm ，应如何设计传感器。

答：设计的传感器在测量负位移的时候所加磁场和在测正位移的时候所加的磁场方向相反。