电涡流传感器的位移特性实验报告

实验十九电涡流传感器的位移特性实验一、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、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、数显直流电压表三、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2．在测微头端部装上铁质金属圆盘，作为电涡流传感器的被测体。调节测微头，使铁质金属圆盘的平面贴到电涡流传感器的探测端，固定测微头。图2-2电涡流传感器接线示意图3．传感器连接按图2-2，实验模块输出端Uo与直流电压表输入端Ui相接。直流电压表量程切换开关选择电压20V档，模块电源用2号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X（mm）0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0UO(V)0.020.210.370.530.670.830.991.141.301.46X（mm）1.11.21.31.41.51.61.71.81.92.0UO(V)1.621.801.972.152.322.492.682.863.053.23X（mm）2.12.22.32.42.52.62.72.82.93.0UO(V)3.433.623.823.843.843.843.843.843.843.845.根据上表数据，画出V-X曲线，根据曲线找出线性区域及进行正、负位移测量时的最佳工作点（即曲线线性段的中点），试计算测量范围为1mm与3mm时的灵敏度和线性度00.511.522.533.544.500.511.522.53系列1y=1.6852x-0.1647R2=0.9976-0.500.511.522.533.544.500.511.522.5（1）由上图可得系统灵敏度：S=ΔV/ΔW=1.6825V/mm（2）由上图可得非线性误差：当x=1mm时:Y=1.6825×1-0.1647=1.5178VΔm=Y-1.46=0.0578VyFS=2.32Vδf=Δm/yFS×100%=2.49%当x=3mm时:Y=1.6825×3-0.1647=4.4828VΔm=Y-3.84=1.0428VyFS=3.84Vδf=Δm/yFS×100%=27.15%五、思考题1、电涡流传感器的量程与哪些因素有关，如果需要测量±5mm的量程应如何设计传感器？答：量程与线性度、灵敏度、初始值均有关系。如果需要测量±5mm的量程应使传感器在这个范围内线性度最好，灵敏度最高，这样才能保证的准确度。2、用电涡流传感器进行非接触位移测量时，如何根据使用量程选用传感器？答：根据需要测量距离的大小，一般距离较大要求量程较大，且灵敏度要求不会太高，而且量程有正负；相反需要测量的距离较小，则对灵敏度要求较高，量程不需要太大，这样既能满足要求，同时又保证了测量的精确度。实验二十被测体材质对电涡流传感器特性影响一、实验目的了解不同的被测体材料对电涡流传感器性能的影响。二、实验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。在实际应用中，由于被测体的材料、形状和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，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、实验仪器除与实验十九相同外，另加铜和铝的被测体圆盘四、实验内容与步骤与实验十九相同将铁质金属圆盘分别换成铜质金属圆盘和铝质金属圆盘。将实验数据分别记入下面表2-2、2-3。表2-2铜质被测体X（mm）00.10.20.30.40.50.60.70.80.9V(V)1.992.002.012.052.132.372.733.103.473.81X（mm）1.01.11.21.31.41.51.61.71.81.9V(V)4.194.564.945.305.656.016.376.737.037.40X（mm）2.02.12.22.32.42.52.62.72.82.9V(V)7.738.078.408.718.989.269.549.8110.0410.25X（mm）3.03.13.23.33.43.53.63.73.83.9V(V)10.4510.6510.8411.0411.2011,3811.5411.6311.6711.69X（mm）4.04.14.24.34.44.5V(V)11.7111.7211.7311.7311.7311.73Cu02468101214012345Cuy=3.0637x+1.2584R2=0.98810246810121400.511.522.533.54系列1线性(系列1)线性(系列1)（1）由上图可得系统灵敏度：S=ΔV/ΔW=3.0637V/mm（2）由上图可得非线性误差：当x=1mm时:Y=3.0637×1+1.2584=4.3221VΔm=Y-4.19=0.1321VyFS=8.40Vδf=Δm/yFS×100%=1.57%当x=3mm时:Y=3.0637×3+1.2584=10.45VΔm=Y-10.45=0VyFS=8.40Vδf=Δm/yFS×100%=0%表2-3铝质被测体X（mm）00.10.20.30.40.50.60.70.80.9V(V)2.622.652.722.943.353.764.144.554.945.32X（mm）1.01.11.21.31.41.51.61.71.81.9V(V)5.706.066.446.827.167.517.838.158.498.79X（mm）2.02.12.22.32.42.52.62.72.82.9V(V)9.079.359.629.8710.0910.310.4910.6910.8611.04X（mm）3.03.13.23.33.43.53.63.73.83.9V(V)11.211.3511.5111.6211.6711.6911.711.7211.7311.73X（mm）4.04.14.24.34.44.54.64.74.84.9V(V)11.7411.7411.7511.7611.7611.7711.7711.7711.7811.78X（mm）5.05.15.25.35.45.55.65.75.85.9V(V)11.7811.7811.7911.7911.7911.79（1）由上图可得系统灵敏度：S=ΔV/ΔW=3.1977V/mm（2）由上图可得非线性误差：当x=1mm时:Y=3.1977×1+2.4036=5.6013VΔm=Y-5.70=-0.0987VyFS=10.69Vδf=Δm/yFS×100%=0.923%当x=3mm时:Y=3.1977×3+2.4036=12.00VΔm=Y-11.2=0.8VyFS=10.69Vδf=Δm/yFS×100%=7.48%y=3.1977x+2.4036R2=0.98840246810121400.511.522.533.5系列1线性(系列1)Al024681012140246810系列1