电涡流传感器实验

1 实验目的：

了解电涡流传感器原理；

了解不同被测材料对电涡流传感器的影响。

2 实验仪器 ：

电涡流传感器实验模块

示波器：DS5062CE

微机电源：WD990型，±12V

万用表：VC9804A型

电源连接电缆

螺旋测微仪

3 实验原理：

电涡流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，在与其平行的金属片上会感应产生电涡流，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）、激励源确定，并保持环境温度不变，阻抗Z只与距离X有关，将阻抗变化转为电压信号V输出，则输出电压是距离X的单值函数。

4 实验步骤：

实验步骤如下：

（1）用电源电缆连接电源和电涡流式传感器实验模块（插孔在后侧板），其中电缆的橙蓝线为+12V，白蓝线为-12V，隔离皮（金色）为地，切记勿接错！

（2）安装电涡流线圈与涡流片（铁片，黑色），两者须保持平行；电涡流探头插头插入变换器插孔；安装好测微仪，涡流变换器输出端Vout接电压表20V档。

（3）打开微机电源，用测微仪带动涡流片移动，当涡流片完全紧贴线圈时输出电压为零（如不为零可适当改变支架中的线圈角度），然后旋动测微仪使涡流片离开线圈，从电压表有读数时每隔0.2mm记录一个电压值，将V、X数值填入 表 6，作出V-X曲线。

（4）示波器接电涡流式传感器实验模块的探头入插孔，观察电涡流传感器的激励信号频率，随着线圈与电涡流片距离的变化，信号幅度也发生变化，当涡流片紧贴线圈时电路停振，输出为零。记录此现象。

（5) 更换涡流片（铜片，金色），进行测试并记录数据，填入表 7。在同一坐标上作出V-X曲线。

（6) 更换涡流片（铝片，银色），进行测试并记录数据，填入表 8。在同一坐标上作出V-X曲线。

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电涡流传感器测量位移特性实验报告

20##-04-27 12:11

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电涡流传感器实验

应物1001班        张进保       U201017303

【实验目的】

1．掌握电涡流传感器的基本结构和工作原理；并通过实验了解不同材料对电涡流传感器特性的影响。

2． 掌握电涡流传感器的静态标定方法，通过实验进行电涡流传感器的静态标定。

3．通过电涡流方法测量振幅、重量、电机转速，掌握电涡流传感器的实际应用技术。

【实验原理】

    电涡流传感器由平面线圈和金属片组成。当线圈中通以高频交变电流后，与其平行的

金属片上受感应而产生涡旋状电流，这种现象称为涡流效应。产生的感应电流，又称为电

涡流。电涡流传感器正是基于这种涡流效应而工作的。

图 1 电涡流效应图          2  电涡流效应的等效电路

如图1 所示，一个通有交变电流的线圈，置于一块导电材料附近，由于交变电流的存在，在线圈周围就产生一个交变磁场，导电材料内便产生电涡流，电涡流也将产生一个新磁场,与方向相反，因而抵消部分原磁场，从而导致线圈的等效阻抗发生变化。可见，线圈与导体之间存在着磁的联系，若把导电材料看成一个具有内阻的线圈，则图1 可用图2 所示的等效电路表示。分别为线圈和导电材料的等效电阻，分别为线圈和导电材料的等效电感。为互感参数，表征线圈与导电材料之间磁联系强弱。

由图2可列出下列方程：

                                            (1)

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电涡流传感器实验

实验目的

1 掌握电涡流传感器的基本结构和工作原理。

2 通过实验了解不同材料对电涡流传感器特性的影响。

3 通过电涡流方法测量振幅、重量、电机转速，掌握电涡流传感器的实际应用技术。

4 掌握电涡流传感器的静态标定方法，通过实验进行电涡流传感器的静态标定。

实验原理

电涡流传感器由平面线圈和金属片组成。当线圈中通以高频交变电流后，与其平行的金属片上受感应而产生涡旋状电流，这种现象称为涡流效应。产生的感应电流，又称为电涡流。电涡流传感器正是基于这种涡流效应而工作的。如图1所示，一个通有交变电流的线圈，置于一块导电材料附近，由于交变电流的存在，在线圈周围就产生一个交变磁场，导电材料内便产生电涡流，电涡流也将产生一个新磁场，与方向相反，因而抵消部分原磁场，从而导致线圈的等效阻抗发生变化。可见，线圈与导体之间存在着磁的联系，若把导电材料看成一个具有内阻的线圈，则图1可用图2所示的等效电路表示。、分别为线圈和导电材料的等效电阻，、分别为线圈和导电材料的等效电感。M为互感参数，表征线圈与导电材料之间磁联系强弱。

由图2可列出下列方程

                     （1）

解式(1)，可得线圈的等效阻抗

            （2）

前两项为等效电阻，第三项为等效电抗，第三项中括号内为等效电感。线圈的品质因数为

                       （3）

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（五） 电涡流传感器位移实验

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、基本原理：通以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。

三、需用器件与单元：电涡流传感器实验模板、电涡流传感器、直流电源、数显单元、测微头、铁圆片。

四、实验步骤：

1、根据图3－7安装电涡流传感器。

图3－7  电涡流传感器安装示意图

2、传感器结构，这是一个扁平绕线圈。

     ３、将电涡流传感器输出线接入实验模板上标有Ｌ的两端插孔中，作为振荡器的一个元件（传感器屏蔽层接地）。

     ４、在测微头端部装上铁质金属圆片，作为电涡流传感器的被测体。

５、将实验模板输出端V₀与数显单元输入端Vi相接。数显表量程切换开关选择电压20V档。

６、用连接导线从主控台接入＋15V直流电源到模板上标有+15V的插孔中。

７、使测微头与传感器线圈端部接触，开启主控箱电源开关，记下数显表读数，然后每隔0.2mm读一个数，直到输出几乎不变为止。将结果列入表3-4。

表3-4电涡流传感器位移X与输出电压数据

8、根据表4-4数据，画出V-X曲线，根据曲线找出线性区域及进行正、负位移测量时的佳工作点，试计 算量程为1mm、3mm及5mm时的灵敏度和线性度（可以用端基法或其它拟合直线）。

axis([10.5 18.5 0.66 7.9]);

coords=[10.5:1:18.5,19.5;0.66,2.01,3.35,4.55,5.55,6.32,6.90,7.34,7.67,7.9];

grid;

hold;

plot(coords(1,:),coords(2,:),'*');

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红河学院工学院实验报告单

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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、测微头。

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．按下图19-1安装电涡流传感器。

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。

3．传感器连接按图19-2，将电涡流传感器连接线接到模块上标有“”的两端，实验范本输出端Uo与数显单元输入端U_i相接。数显表量程切换开关选择电压20V档，模块电源用连接导线从主控台接入+15V电源。                                  

4．合上主控台电源开关，记下数显表读数，然后每隔0.2mm读一个数，直到输出几乎不变为止。将结果列入下表19-1。

五、实验报告

1．根据表19-1数据，画出U－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，并计算量程为1mm、3 mm及5mm时的灵敏度和线性度（可以用端点法或其它拟合直线）。

六.实验数据曲线图

最小二乘法计算如下所示：

拟合曲线约为:Y=33.89x-334

  （1）由上图可得系统灵敏度：     S=ΔV/ΔW=33.887mV/mm

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