电涡流开关铁磁性物体检测实验指导书

电涡流开关铁磁性物体检测实验指导书一.实验目的1.通过本实验熟悉电涡流传感器的工作原理。2.通过本实验了解和掌握采用LDG-12-A型电涡流传感器进行铁磁性物体检测实验的原理和方法。二.实验原理电涡流传感器是一种非接触式传感器，一般由探头、延伸电缆、前置器构成基本的工作系统（如图1所示）。前置器中高频振荡电流通过延伸电缆流入探头线圈，在探头头部的线圈中产生交变的磁场。如果在这一交变磁场的有效范围内没有金属材料靠近，则这一磁场能量会全部损失；当有被测金属体靠近这一磁场，则在此金属表面产生感应电流，电磁学上称之为电涡流，与此同时该电涡流场也产生一个方向与头部线圈方向相反的交变磁场，由于其反作用，使头部线圈高频电流的幅度和相位得到改变（线圈的有效阻抗），这一变化与金属体磁导率、电导率、线圈的几何形状、几何尺寸、电流频率以及头部线圈到金属导体表面的距离等参数有关。通常假定金属导体材质均匀且性能是线性和各项同性，则线圈和金属导体系统的物理性质可由金属导体的电导率б、磁导率ξ、尺寸因子τ、头部体线圈与金属导体表面的距离D、电流强度I和频率ω参数来描述。则线圈特征阻抗可用Z=F(τ,ξ,б,D,I,ω)函数来表示。通常我们能做到控制τ,ξ,б,I,ω这几个参数在一定范围内不变，则线圈的特征阻抗Z就成为距离D的单值函数，虽然它整个函数是一非线性的，其函数特征为“S”型曲线，但可以选取它近似为线性的一段。于此，通过前置器电子线路的处理，将线圈阻抗Z的变化，即头部体线圈与金属导体的距离D的变化转化成电压或电流的变化。输出信号的大小随探头到被测体表面之间的间距而变化，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。图1电涡流传感器基本工作系统其工作过程是，当被测金属与探头之间的距离发生变化时。则探头中线圈的Q值发生变化，Q值的变化引起振荡电压幅度的变化，这个随距离变化的振荡电压经过检波、滤波、放大归一处理转化成电压（电流）变化。最终完成机械位移(间隙)转换成电压（电流）。由上所述，电涡流传感器工作系统中被测体可看作传感器的一半，即一个电涡流位移传感器的性能与被测体有关。三.实验仪器和设备1.输送线实验台架（LCSX-12-A）1套2.电涡流传感器（LDG-12-A）1套3.蓝津数据采集仪（LDAQ-EPP2）1套4.开关电源（LDY-A）1套5.传感器支架（LZJ-A）若干6.铁性试件若干7.个人计算机n台四.实验步骤及内容1.铁磁性物体检测实验结构示意图如图2所示，将LHF-12-A型电涡流传感器接入输送线模块对应通道。图2铁磁性物质检测实验结构示意图2.启动服务器，运行DRVI主程序，开启DRVI数据采集仪电源，然后点击DRVI快捷工具条上的“联机注册”图标，选择其中的“DRVI采集仪主卡检测”进行服务器和数据采集仪之间的注册。联机注册成功后，从DRVI工具栏中启动“DRVI微型Web服务器”，开始监听8600端口。3.在DRVI软件平台的地址信息栏中输入如下信息“http://服务器IP地址:8600/GccsLAB/index.htm”，打开WEB版实验指导书，在实验目录中选择“电涡流开关铁磁性物体检测”实验，按实验原理和要求设计该实验。4.本实验的原理设计参考图如图3所示。图3铁磁性物质检测服务器端实验原理设计参考图5.点击附录中的“服务器端”脚本文件链接，将本实验的服务器端脚本文件读入，如图4所示。6.如果计数值不为零，则点击其中的“复位”按钮将计数器清零，然后点击“开始”按钮进行物件计数实验。图4铁磁性物质检测服务器端实验样本7.分别在输送线上放置铁块与塑料块，仔细观察输出波形的跳变和物件计数数量间的关系，记录和分析实验结果。8.打开客户端计算机，启动计算机上的DRVI客户端程序，然后点击DRVI快捷工具条上的“联机注册”图标，选择其中的“DRVI局域网服务器检测”，在弹出的对话框中输入服务器IP地址（例如：192.168.0.1），点击“发送”按钮，进行客户端和服务器之间的认证，认证完毕即可正常运行客户端所有功能。9.在客户端的DRVI的地址信息栏中输入如下信息“http://服务器IP地址:8600/SensorLAB/index.htm”，打开WEB版实验指导书，在实验目录中选择“电涡流开关铁磁性物体检测”实验，点击附录中的“客户端”脚本文件链接，将实验的脚本文件读入。10.将服务器IP地址填入数据服务器IP地址的输入栏，如图5所示。点击仪器面板中的“复位”按钮将计数器复位。在服务器端进行数据采集的同时，点击“开始”按钮，即可实现客户端的物件计数过程，再次点击“开始”按钮，结束计数过程。五.实验报告要求简述实验目的和原理，分析并整理实验测量结果。六.思考题1.该实验还可以采用其它哪些传感器进行？2.调整传感器的位置（与被测物体的距离）后，输出信号有何变化？与其工作原理相符吗？图5铁磁性物质检测客户端实验样本附录：实验信号处理框图