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(六) 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、基本原理: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。
三、需用器件与单元:除与实验(五)相同外,另加铜和铝的被测体小圆盘。
四、实验步骤:
1、传感器安装与实验(五)相同。
2、将原铁圆片换成铝和铜圆片。
3、重复实验(五)步骤,进行被测体为铝圆片和铜圆片时的位移特性测试,分别记入表3-5和表3-6。
表3-5被测体为铝圆片时的位移为输出电压数据
X(mm)
1.04
2.04
3.04
4.04
5.04
6.04
7.04
8.04
9.04
10.04
V(v)
1.79
4.26
5.84
6.84
7.43
7.8
8.03
8.21
8.30
8.37
表3-6被测体为铜圆片时的位移与输出电在数据
X(mm)
0.1
1.1
2.1
3.1
4.1
5.1
6.1
7.1
8.1
9.1
V(v)
1.47
3.55
5.30
6.44
7.15
7.59
7.85
8.04
8.16
8.25
4、根据表3-5和表3-6分别计算量程为1mm和3mm时的灵敏度和非线性误差(线性度)。
被测体为铝圆片
>> axis([1.04 10.04 1.79 8.37]);
coords=[1.04:1:10.04;1.79,4.26,5.84,6.84,7.43,7.8,8.03,8.21,8.30,8.37];
grid;
hold;
plot(coords(1,:),coords(2,:),'*');
x=coords(1,:)
y=coords(2,:)'
b=size(coords);
c=ones(1,b(2));
MT=[c;x];
M=MT';
f=inv(MT*M)*MT*y
['y=',num2str(f(2)),'x+',num2str(f(1))]
x=-max(x):0.01:max(x);
y=f(1)+f(2)*x;
mistake=max(x-y)/(max(y)-min(y));
fprintf('传感器的系数灵敏度S=%5.3f%%\n',abs(f(2)));
fprintf('非线性误差f=%5.3f%%\n',mistake);
plot(x,y);
xlabel('x/mm');
ylabel('V/v');
title('电涡流传感器被测物体为铝的性能');
legend(['y=',num2str(f(2)),'x+',num2str(f(1))]);
计算结果:
ans =
y=0.626x+3.219
传感器的系数灵敏度S=0.626%
非线性误差f=0.043%
被测体为铜圆片
axis([0.1 9.1 1.47 8.25]);
coords=[0.1:1:9.1;1.47,3.55,5.30,6.44,7.15,7.59,7.85,8.04,8.16,8.25];
grid;
hold;
plot(coords(1,:),coords(2,:),'*');
x=coords(1,:)
y=coords(2,:)'
b=size(coords);
c=ones(1,b(2));
MT=[c;x];
M=MT';
f=inv(MT*M)*MT*y
['y=',num2str(f(2)),'x+',num2str(f(1))]
x=-max(x):0.01:max(x);
y=f(1)+f(2)*x;
mistake=max(x-y)/(max(y)-min(y));
fprintf('传感器的系数灵敏度S=%5.3f%%\n',abs(f(2)));
fprintf('非线性误差f=%5.3f%%\n',mistake);
plot(x,y);
xlabel('x/mm');
ylabel('V/v');
title('电涡流传感器被测物体为铜的性能');
legend(['y=',num2str(f(2)),'x+',num2str(f(1))]);
计算结果:
ans =
y=0.67673x+3.2671
传感器的系数灵敏度S=0.677%
非线性误差f=-0.026%
5、分别比较实验(五)和本实验所得结果进行小结。
传感器特性与被测物体的导电率、磁导率有关,被测物体的灵敏度:铁>铜>铝,可以得到磁导率越低的材料,传感器灵敏度越高。
五、思考题:
当被测体为非金属材料,如何利用电涡流传感器进行测试?
答:在被测物体表面贴上一层金属材料,测量出材料的厚度,然后把测量出的数据减去材料的厚度即为真实值。
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