项目二 任务二 电涡流传感器在转速检测中的应用.doc

项目二 电感式传感器【情境导入】 工业上有很多场合需要加工设备的电机转速进行控制。随着设备的自动化程度越来越高，现在均是采用传感器对电机进行检测，用于测量的传感器很多，本任务采用电涡流传感器进行直流电机转速检测。任务二 电涡流传感器在转速检测中的应用任务书：本任务要求达到以下知识目标与技能目标：知识目标：1、了解涡流效应。2、了解电涡流传感器的结构3、掌握电涡流传感器的工作原理4、掌握电涡流传感器测量直流电机转速的方法。技能目标：1、 能识别电涡流传感器。2、 能根据任务要求，正确安装电涡流传感器。3、 正确完成电涡流传感器测量转速的电路接线4、 正确测量直流电机转速并且读数正确任务描述：利用电涡流传感器对直流电机的转速进行测量。知识链接：11 电涡流传感器的工作原理1、涡流效应根据法拉第电磁感应定律，金属导体置于变化的磁场中时，导体表面就会有感应电流产生，电流的流线在导体内自行闭合，这种由电磁感应原理产生的漩涡状感应电流成为电涡流，这种现象成为电涡流效应。涡流效应有利有弊，对于三相异步电动机来说，由于涡流效应，会导致铁芯发热，故采用导磁性能好的硅钢片叠压而成，以减小涡流。但是生产生活中也有利用涡流效应工作的例子，比如各类中频感应加热装置就是利用涡流效应对金属材料进行加热，其实电磁炉也是利用该效应对食物进行加热的。2、电涡流传感器工作原理当高频（100KNZ左右）信号源产生的高频电压施加到一个靠近金属导体的电感线圈L1时，将产生高频磁场H1。被测导体置于交变磁场中，被测导体就产生电涡流i2,。i2在金属导体的纵深方向并不是均匀分布的，只集中在金属表面，这称为集肤效应。信号源的频率越高，集肤效应在金属表面越浅。图2-2-1 电涡流传感器工作原理注：此处插入动画2-1电涡流传感器的工作原理要求：能用动画演示电涡流传感器的工作原理,具体顺序为1、 显示电感线圈L1；2、 显示高频信号源与毫安表，构成电路；3、 显示高频磁场H1；4、 显示被测金属导体；5、 显示线圈L1垂直向下移动，接近被测金属物体；6、 显示被测物体中产生的电涡流i2；7、 显示被测物体中的电涡流i2产生的磁场H2.3、电涡流传感器的等效阻抗分析（1） 等效阻抗分析f信号源频率金属导体的磁导率金属导体的电导率r金属导体的形状、表面因素交变励磁电流X 线圈到金属导体的间距电涡流线圈的阻抗与f、m、s、r、x，均有关系。(2)电涡流传感器的检测物理量检测深度：f越低，检测深度越深（集肤效应）。 检测间距： i1、 f、m、s、r 不变，z=f（x），非接触测量位移。 其他用途： i1、 f、x不变， 检测与s、r 相关的表面温度、表面裂纹等参数，检测与m有关的材料型号、表面温度等参数。 1.2 电涡流探头结构电涡流传感器的传感元件是一只线圈，俗称为电涡流探头。线圈结构：用多股较细的绞扭漆包线（能提高Q值）绕制而成，置于探头的端部，外部用聚四氟乙烯等高品质因数塑料密封。图2-2-2 电涡流传感器探头结构1.3 电涡流式传感器的测量转换电路1调幅式电路调幅式：以输出高频信号的幅度来反映电涡流探头与被测金属导体之间的关系。调幅式缺点：电压放大器的放大倍数的漂移会影响测量精度，必须采取各种温度补偿措施。注：此处插入图片图2-2-3 调幅式电路结构2.调频式电路 调频式就是将探头线圈的电感量L与微调电容C0构成LC振荡器，以振荡器的频率f作为输出量。图2-2-4 调频式电路 技能训练2-2：电涡流传感器在转速检测中的应用1.阅读任务 利用电涡流传感器实现直流电机转速控制2.整理电涡流传感器检测转速检测电路中主要元器件电涡流传感器、转动源、+5V、+4、6、8、10V直流电源、电涡流传感器模块。（分别配图片）3、电涡流传感器检测转速的工作原理 转动源上的直流电机带动转动盘旋转，转动盘边缘均匀12个小孔，其中6个孔是空的，6个孔是塞入小磁铁的，并且空孔和小磁铁间隔分布，当空孔经过电涡流传感器下方时，电涡流传感器模块输出电压较低（低电平），当小磁铁经过电涡流传感器时，电涡流传感器模块输出电压较高（高电平），形成一个脉冲信号，转动盘转动一圈，共输出六个脉冲信号。将脉冲信号送入频率/转速计计数显示。转速与脉冲信号频率之间的关系。 f-脉冲信号频率p-每圈输出脉冲信号的数量4、操作步骤1、根据实验大纲或实验指导书制作，实验指导书为：THSRZ-2型传感器实验指导书 。 2、实验操作步骤描述：步骤1：操作内容描述将电涡流传感器安装到转动源传感器支架上，引出线接电涡流传感器实验模块；使用工具、仪表: 导线、电涡流传感器、 转动源 ；操作结果或现象: 电涡流传感器距离直流电机带动转动盘上的检测点（小磁铁）2-3mm。 步骤2：操作内容描述将电涡流传感器模块的输出接至频率转速计，频率/转速计选择转速输出；使用工具、仪表: 导线、转速/频率计 ；操作结果或现象: 频率转速计无输出；步骤3：操作内容描述将直流电源接至转动源的直流输入端，将直流电源选择开关拨至+4V，合上主控台电源；使用工具、仪表: 导线、转速/频率计、直流电源 ；操作结果或现象: 直流电机带动转动盘开始旋转，频率/转速计读数从零开始上升；步骤4：操作内容描述将直流电机转速稳定之后，观察频率/转速计的读数；使用工具、仪表: 导线、转速/频率计、直流电源 ；操作结果或现象: 频率/转速计读数保持稳定；步骤5：操作内容描述将将直流电源选择开关拨至+6V，直流电机转速稳定之后，观察频率/转速计的读数；使用工具、仪表: 导线、转速/频率计、直流电源 ；操作结果或现象: 直流电机带动转动盘转速增加；步骤6：操作内容描述将将直流电源选择开关拨至+8V、+10V、12V（6）、16V（8）、20V（10）、24V，直流电机转速稳定之后，观察频率/转速计的读数；使用工具、仪表: 导线、转速/频率计、直流电源 ；操作结果或现象: 直流电机带动转动盘转速增加；驱动电压(V)4v6v8v10v12v16v20v24v转速(rpm)动画2-2 显示上述实验步骤拓展与训练：1、将转动盘的小磁铁去掉三个，重复上述实验，观察频率/转速计输出是否发生变化，转速测量有无变化？检查与评价：时间为45分钟1、 正确识别电涡流传感器2、 正确安装电涡流传感器。3、 正确完成电涡流传感器、电涡流传感器模块、频率/转速计、直流电源之间的接线。4、 启动电源，观察电机是否启动，转动是否正常。5、 正确记录频率/转速计的读数。传感器及检测技术课程安装、编程、调试技能评分表班级姓名开始时间结束时间序号考核项目考核要求配分评分标准得分1正确性（90分）识别电涡流传感器10选择错误扣10分。2安装电涡流传感器10安装不正确，扣10分3接线10错一处5分，不超过10分4工作过程40直流电机工作正常得20分，频率/转速计读数正确得20分5工作顺序过程10错一处扣5分，不超过10分6拓展题10错一处2分，不超过10分7职业与安全意识（10分）完成工作任务的所有操作是否符合安全操作规程5符合要求5分，基本符合要求3分，一般符合要求1分（同时可以一项否决）。8工具摆放、包装物品、导线线头等的处理，是否符合职业岗位的要求3符合要求3分，有