电涡流实验.doc

云南机电职业技术学院
电气工程系自动检测与转换技术实验报告
实验名称
电涡流传感器位移实验
日期
2012/5/11
实验室
14-403
班级
10221
学号
1022136
姓名
高斌
指导教师
唐老师
一、实验目的：
1.了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。
2.了解不同被测体材料对电涡流传感器性能影响。
3.了解电涡流传感器在实际应用中其位移特性与被测体的形状和尺寸有关。
二、基本原理：
当电涡流传感器线圈中通以高频交变电流后，在以其平行的金属片上产生涡流，涡流的大小影响线圈的阻抗Z。而涡流的大小与激励源即金属片的电阻率、导磁率、厚度、温度以及与线圈的距离x有关。当平行线圈、被测体、激励源确定后，并保持环境温度不变，阻抗Z只与线圈距离x有关，将阻抗变化为电信号v输出，则输出电压v是距离x的单值函数。通过高频电流的线圈会产生高频磁场，当有导体接近磁场时，会有导体表面产生涡流效应，而涡流效应的强弱与该导体与线圈的距离有关，因此通过检测涡流效应的强弱可以进行位移测量。
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：图1－１  电涡流传感器安装示意图

1、根据图1－１安装电涡流传感器。
2、观察传感器结构，这是一个扁平的绕线圈。
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

图1－２  电涡流传感器位移实验接线图
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6-1。
X（mm）
6.80
7.00
7.20
7.40
7.60
7.80
8.00
8.20
8.40
V（v）
0.00
1.16
1.51
1.67
2.16
2.59
3.15
3.85
4.47
8、根据表6-1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及5mm时的灵敏度和线性度（可以用端基法或其它拟合直线）。

五、实验总结：
电涡流传感器采用的是感应电涡流原理,当带有高频电流的线圈靠近被测金属时,线圈上的高频电流所产生的高频电磁场便在金属表面上产生感应电流,电磁学上称之为电涡流。电涡流效应与被测金属间的距离及电导率、磁导率、几何尺寸、电流频率等参数有关。
通过电路可将被测金属相对于传感器探头之间距离的变化转化为电压或电流变化。电涡流传感器就是根据对金属物体的位移、振动等参数的测量。

电气工程系自动检测与转换技术实验报告
实验名称
被测体材质对电涡流传感器特性影响实验
日期
2012/5/11
实验室
14-403
班级
10221
学号
1022136
姓名
高斌
指导教师
唐老师
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：
影响涡流效应的强弱除了上面提及的因素外，与金属导体本身的电阻率和磁导率也有关系，因此不同的材料就会有不同的涡流效应，从而改变电涡流传感器的测量性能。被测体材料、形状和大小对灵敏度都有影响。
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、铜和铝的被测体圆盘。
四、实验步骤：图1－１  电涡流传感器安装示意图

1、根据图1－１安装电涡流传感器。
2、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）。
3、在测微头端部装上铝或铜圆片，作为电涡流传感器的被测体。
4、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
5、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。

图1－２ 被测体材质对电涡流传感器特性影响实验接线图
6、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2-1和表2-2。
表2-1：被测体为铝圆片时的位移与输出电压数据
X（mm）
2.00
2.20
2.40
2.60
2.80
3.00
3.20
3.40
3.60
3.80
V (v)
4.21
4.64
4.51
4.84
5.33
5.44
5.56
7.27
7.67
7.83

表2-2：被测体为铜圆片时的位移与输出电压数据
X(mm)
2.00
2.20
2.40
2.60
2.80
3.00
3.20
3.40
3.60
3.80
V（v）
3.98
4.16
4.14
4.34
4.89
5.50
6.20
6.92
7.36
7.53
6、根据表2-1和表2-2分别计算量程为2mm和3 mm时的灵敏度和非线性误差（线性度）。

五、实验总结：
不同的被测体（面积相同）对电涡流传感器特性影响不同。被测体距离传感器的距离越近，灵敏度越高。
电气工程系自动检测与转换技术实验报告
实验名称
被测体面积大小对电涡流传感器特性影响实验
日期
2012/5/11
实验室
14-403
班级
10221
学号
1022136
姓名
高斌
指导教师
唐老师
一、 实验目的：
了解电涡流传感器在实际应用中其位移特性与被测体的形状和尺寸有关。
二、 基本原理：
电涡流传感器在实际应用中，由于被测体的距离、材料不同会导致被测体表面涡流效应的不同（减弱甚至不产生涡流效应），而被测体面积的大小也会影响电涡流传感器的位移测量特性，所以在实际测量中，往往必须针对具体的被测体面积进行静态特性标定。
三、 需用器件与单元：
直流电源、电涡流传感器、测微头、电涡流传感器、实验模板、不同面积的铝被测体。
四、实验步骤：图1－１  电涡流传感器安装示意图

1、根据图1－１安装电涡流传感器。
2、观察传感器结构，这是一个扁平的绕线圈。
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、在测微头上分别装上两种不同的被测铝（小圆盘、小圆柱体），重复位移特
性实验，分别将实验数据记入表3-1。
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

图1－２ 被测体面积大小对电涡流传感器特性影响实验接线图
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。
表3-1：不同尺寸时的被测体实验数据
X（mm）
2.00
2.20
2.40
2.60
2.80
3.00
3.20
3.40
3.60
3.80
V1（v）
4.21
4.64
4.51
4.84
5.33
5.44
5.56
7.27
7.67
7.83
V2（v）
6.06
6.36
6.17
6.33
6.62
7.05
7.58
8.04
8.35
8.43
8、根据表3-1数据计算目前范围内二种被测体1号、2号的灵敏度、并说明理由。

五、实验总结：
相同的被测体，因为面积不同，对电涡流传感器的影响不同，面积小的灵敏度低，面积大的灵敏度高。被测体距离传感器的距离越近，灵敏度越高。