电涡流传感器的位移特性实验报告

实验十九实验十九 电涡流传感器的位移特性实验电涡流传感器的位移特性实验 一 实验目的一 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 三 实验原理三 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 实验模块输出端 Uo 与直流电压表输入端 Ui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 1mm 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 铁质被测体 X mm 0 10 20 30 40 50 60 70 80 91 0 UO V 0 020 210 370 530 670 830 991 141 301 46 X mm 1 11 21 31 41 51 61 71 81 92 0 UO V 1 621 801 972 152 322 492 682 863 053 23 X mm 2 12 22 32 42 52 62 72 82 93 0 UO V 3 433 623 823 843 843 843 843 843 843 84 5 根据上表数据 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 即曲线线性段的中点 试计算测量范围为 1mm 与 3mm 时的灵敏度和线性 度 0 0 5 1 1 5 2 2 5 3 3 5 4 4 5 00 511 522 53 系列1 y 1 6852x 0 1647 R2 0 9976 0 5 0 0 5 1 1 5 2 2 5 3 3 5 4 4 5 00 511 522 5 1 由上图可得系统灵敏度 S V W 1 6825V mm 2 由上图可得非线性误差 当 x 1mm 时 Y 1 6825 1 0 1647 1 5178V m Y 1 46 0 0578V yFS 2 32V f m yFS 100 2 49 当 x 3mm 时 Y 1 6825 3 0 1647 4 4828V m Y 3 84 1 0428V yFS 3 84V f m yFS 100 27 15 五 思考题五 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 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 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 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 实验二十实验二十 被测体材质对电涡流传感器特性影响被测体材质对电涡流传感器特性影响 一 实验目的一 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 实验原理二 实验原理 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 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 三 实验仪器三 实验仪器 除与实验十九相同外 另加铜和铝的被测体圆盘 四 实验内容与步骤四 实验内容与步骤 与实验十九相同 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 X mm 00 10 20 30 40 50 60 70 80 9 V V 1 992 002 012 052 132 372 733 103 473 81 X mm 1 01 11 21 31 41 51 61 71 81 9 V V 4 194 564 945 305 656 016 376 737 037 40 X mm 2 02 12 22 32 42 52 62 72 82 9 V V 7 738 078 408 718 989 269 549 8110 0410 25 X mm 3 03 13 23 33 43 53 63 73 83 9 V V 10 4510 6510 8411 0411 2011 3811 5411 6311 6711 69 X mm 4 04 14 24 34 44 5 V V 11 7111 7211 7311 7311 7311 73 Cu 0 2 4 6 8 10 12 14 012345 Cu 1 由上图可得系统灵敏度 S V W 3 0637V mm 2 由上图可得非线性误差 当 x 1mm 时 Y 3 0637 1 1 2584 4 3221V m Y 4 19 0 1321V yFS 8 40V f m yFS 100 1 57 当 x 3mm 时 Y 3 0637 3 1 2584 10 45V m Y 10 45 0V yFS 8 40V f m yFS 100 0 表 2 3 铝质被测体 X mm 00 10 20 30 40 50 60 70 80 9 V V 2 622 652 722 943 353 764 144 554 945 32 X mm 1 01 11 21 31 41 51 61 71 81 9 V V 5 706 066 446 827 167 517 838 158 498 79 X mm 2 02 12 22 32 42 52 62 72 82 9 V V 9 079 359 629 8710 0910 310 4910 6910 8611 04 X mm3 03 13 23 33 43 53 63 73 83 9 y 3 0637x 1 2584 R2 0 9881 0 2 4 6 8 10 12 14 00 511 522 533 54 系列1 线性 系列1 线性 系列1 V V 11 211 3511 5111 6211 6711 6911 711 7211 7311 73 X mm 4 04 14 24 34 44 54 64 74 84 9 V V 11 7411 7411 7511 7611 7611 7711 7711 7711 7811 78 X mm 5 05 15 25 35 45 55 65 75 85 9 V V 11 7811 7811 7911 7911 7911 79 Al 0 2 4 6 8 10 12 14 0246810 系列1 y 3 1977x 2 4036 R2 0 9884 0 2 4 6 8 10 12 14 00 511 522 533 5 系列1 线性 系列1 1 由上图可得系统灵敏度 S V W 3 1977V mm 2 由上