实验二  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。

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、铜和铝的被测体圆盘。

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。

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。

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，将电涡流传感器连接线接到模块上标有“”的两端，实验模块输出端Uo与直流电压表输入端U_i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0.2mm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

5．重复上述实验步骤，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

表2-3 铝质被测体

6．重复实验步骤，将被测体换成比上述金属圆片面积更小的被测体，将实验数据记入下表2-4。

表2-4  小直径的铝质被测体

五、实验报告

1．根据表2-1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）。

2．根据表2-2、表2-3和表2-4分别计算量程为1mm和3mm时的灵敏度和非线性误差（线性度）。

第二篇：电涡流传感器位移特性实验

传 感 器 技 术

实验报告

     实验序号：        实验二十三          

      系别：         电子通信工程系         

      班级：           电信****班           

      组别：             第七组             

      成员： *******    ******  实验分析   

             *******     *****  线路连接  

 ********    *****  数据记录   

 ********    *****  撰写报告   

20##年3月30日

实验二十三 电涡流传感器位移特性实验

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、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块、电涡流传感器、直流电源、数显单元（主控台电压表）、测微头、铁圆片。

四、实验步骤：

1、根据图8-1安装电涡流传感器。

2、观察传感器结构，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块上标有Ti的插孔中，作为振荡器的一个元件。

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、将实验模块输出端V_o与数显单元输入端V_i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直流电源到模块上标有+15V的插孔中，同时主控台的“地”与实验模块的“地”相连。

7、使测微头与传感器线圈端部有机玻璃平面接触，开启主控箱电源开关（数显表读数能调到零的使接触时数显表读数为零且刚要开始变化），记下数显表读数，然后每隔0.2mm（或0.5mm）读一个数，直到输出几乎不变为止。将结果列入表8-1。

  表8-1  电涡流传感器位移X与输出电压数据

8、根据表8-1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，试计算量程为1mm、3mm、5mm时的灵敏度和线性度（可以用端基法或其它拟合直线）。

量程为1mm的灵敏度可以通过公式y = 0.64ln(x) + 8.0079找到0.9和1.1处的值，取这两点的直线的斜率近似为1mm处的灵敏度。

直线公式为y = 4.197x – 1.75   即灵敏度为4.197

量程为3mm的灵敏度可以通过公式y = 0.64ln(x) + 8.0079找到2.9和3.1处的值，取这两点的直线的斜率近似为3mm处的灵敏度。

直线公式为y = 1.395x + 2.873  即灵敏度为1.395

量程为5mm的灵敏度可以通过公式y = 0.64ln(x) + 8.0079找到4.9和5.1处的值，取这两点的直线的斜率近似为5mm处的灵敏度。

直线公式为y = 0.845x + 4.972  即灵敏度为0.845

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。

六、实验总结

     通过电涡流传感器位移特性实验，了解到电涡流传感器测量位移的工作原理和特性，同时对传感器课程的学习更加深入，做起实验来也更加的得心应手。