搜索
实验五电涡流传感器振幅测量一、实验目的通过复习电涡流传感器位移测量工作原理，利用实验室现有器材设计电涡流传感器振幅测量电路及测量方法。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、实验所需部件电涡流传感器、涡流变换器、金属涡流片、直流稳压电源、测微仪、差动放大器、示波器、电压表、激振器、低频振荡器。四、实验要求1、首先，利用电涡流线圈、金属涡流片、电涡流变换器、测微仪、示波器和电压表进行电涡流传感器的静态标定工作：（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（或者滑动定位器使其输出补偿为零）；（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。2、利用试验台现有模块设计电涡流传感器振幅测量系统的电路原理图。3、利用所设计的电涡流传感器位移测量系统进行振幅测量。(1)根据标定数据找出电涡流传感器的线性范围，取线性范围中间点为系统测量的初始零点；(2)接通激振器I，调节低频振荡器频率，使其在15~30Hz范围内变化，用示波器观察涡流变换器输出波形，记下VP-P值；(3)可同时用双线示波器另一通道观察涡流变换器输入端的调幅波；(4)变化低频振荡器频率和幅值，提高振动圆盘振幅，用示波器观察变换器输出波形。五、实验报告1、将标定所测V、x数据填入表格，作出V—x曲线，指出线性范围，计算系统非线性误差，求出灵敏度。线性范围：中间点x=2mm起始点x=0.2mm终点x=3.8mm灵敏度S=△V/△X=（3.6-0.22）/（3.8-0.2）=0.939V/mm2、设计电涡流传感器位移测量的测量电路，绘制电路框图，并指出框图中各部分的功能。电涡流传感器：电涡流传感器利用检测线圈与被测导体之间的涡流效应进行测量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的函数.差动放大器：放大电路的电压示波器：电压显示波形、峰峰值，频率等参数。0.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.42.62.83.0-0.22-0.39-0.57-0.84-0.99-1.19-1.40-1.57-1.81-1.98-2.18-2.38-2.54-2.76-2.923.23.43.63.84.04.24.44.64.85.05.25.45.65.86.0-3.10-3.27-3.41-3.60-3.68-3.88-3.95-4.07-4.26-4.29-4.44-4.53-4.60-4.74-4.753、根据实验过程，简述电涡流传感器测量振幅的流程。答：实验的基本原理：首先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（其实就是使其存在交变电场），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。（1）、连接主机与实验模块电源，并在主机上的振动圆盘旁的支架上安装好电涡流传感器，接好实验线路，并将线圈安装在距涡流片最佳工作位置，直流稳压电源置20V档，其原则是接入电路的负电压值一定要高于电涡流变换电路的电压输出值以便调零），差动放大器增益调至最小（增益为1），仅做为一个电平移动电路。(2)、开启主机电源，调节电桥WD电位器，使系统输出为零。(3)、开启激振I，调节低频振荡频率，使振动平台在15~30Hz范围内变化，用示波器观察输出波形，记下Vp-p值，利用实验结果求出波形变化范围内的X值。(4)、降低激振频率，提高振幅范围，用示波器就可以看出输出波形有失真现象，这说明电涡流传感器的振幅测量范围是很小的。4、根据实验结果，评价电涡流传感器测量振幅系统的优缺点，并记录其线性范围内的一个波形图及VP-P值。Vpp=5.60V优点：它可进行非接触测量，并且测量范围大，灵敏度高，不受油污等介质的影响，结构简单，安装方便等。缺点：电涡流传感器输出的线性范围大约为1/3到1/5的线圈外径，其线性度页比较低，对被测材料敏感性强。如果被测对象的材料不同，定频、调幅式、变频调幅式传感器的灵敏度和线性范围都要改变，必须重新矫校正。而且涡流传感器的测量精度难以达到几个微米.5、实验小节（实验结果分析、实验中遇到的问题及解决办法以及实验体会）。答：实验结果分析：对于实验结果和实验时的现象和图可以推测电涡流式传感器是有测量范围的，即电涡流式传感器与被测物体要在一定的范围内才能有相对准确的测量结果。实验遇到的问题和解决方法：刚开始做实验的时候转高度调机器转了几圈电压读数都没有变化，当我们转了好多圈终于有读数了，然而当转到低使得它与金属片接触发现波形失真，通过实验我们推测实验的金属片和底台是不能完全贴合，而且如果一边有较大缝隙，影响线性区，使其减小，从这次实验我知道了做实验就是要多尝试这个方法不行换另一个，多变幻，细心，不能一棵树上吊死。还有一定要知道他的原理多看书，这样能找出实验失败的原因，再加以修正方可成功实验。如图所示它的测量范围特性图