山大自动检测技术之振动测量系统设计实验指导书

1、自动检测技术多层次、模块化实验体系研究与实现振动测量系统设计实验指导书山东大学教学实验室软件建设项目差动变压器实验模块基本教学实验实验目的1 掌握差动变压器的基本结构和工作原理。2 通过实验验证差动变压器的基本特性。3 掌握差动变压器零点残压的产生原因及补偿方法，通过实验进行差动变压器零点残压的补偿。4 掌握差动变压器的静态标定方法，通过实验进行差动变压器的静态标定。实验原理差动变压器式电感传感器简称差动变压器，它将位移量转换为线圈间互感的变化。它实质上是种变压器，主要由原边绕组、副边绕组和铁芯组成。它往往做成差动结构形式，副边两个绕组进行“差接”。在其原边绕组施加激励电压后，由于互感系数变化

2、，副边差接绕组的感应电势将相应地发生变比。由于它结构简单测量精度较高、测量范围宽，作为位移传感器得到广泛应用。其中螺管式差动变压器是差动变压器的主要结构形式，如图1所示图1 螺管式差动变压器结构示意图差动变压器式电感传感器主要由线圈、铁芯组成。线圈由初级线圈(又称次线圈、原边绕组)和次级线圈(又称二次线圈、副边绕组)组成。线圈中插入圆柱形铁心b。图中所示为三段式差动变压器，即线圈骨架分成三段，中间为初级线圈，上下两侧为次级线圈。线圈绕制方式多为初级在内，次级在外。差动变压器的电气连接方法如图2所示，次级线圈和反极性串联。图2 差动变压器的电气连接方法差动变压器的工作原理可以用变压器原理解释，所

3、不同的是一般变压器的磁路是闭合的、而差动变压器的磁路是不闭合的。一般变压器的初次级间的互感系数是常数，差动变压器的初次级之间的互感是随衔铁移动而作相应的变化。差动变压器的工作正是建立在互感变化的基础上。当初级线圈由交流恒压源激励后，由于电磁感应在次级线圈将产生感应电势、。二者的差值，其大小与铁芯的轴向位移成比例，其相位则取决于铁心的位移方向，如图3所示。当铁芯位于中间位置时，；当铁芯向上位移时，；当铁芯向下位移时，；随铁芯位移量的增大，成比例增大。铁芯向上位移与向下位移比较，相位相差180o。图3 差动变压器输出特性曲线实际的差动变压器当铁芯位于线圈中心位置时，输出电压值不为零，而是，称为零点

4、残余电压。因此差动变压器的实际输出特性如图3(a)中虚线所示。产生零点残余电压的原因主要有：1) 由于两个次级线圈的绕制在工艺上不可能完全一致，因此它们的等效参数(互感、自感和损耗电阻)不可能完全相等。初级线圈中铜损和铁损的存在以及匝间寄生电容的存在使激励电流与所产生的磁通之间有相位差。上述因素就使两个次级线圈的感应电势不仅数值不等，并且相位也不相同。这是零点残余电压中基波分量产生的原因。2） 由于磁滞损耗和铁磁饱和的影响，使得激励电流与磁通波形不致，导致产生非正弦波磁通，从而在次级线圈感应出非正弦波电势，其主要是含三次谐波。这是零点残余电压中所含高次谐波产生的原因。零点残余电压的存在，使差动

5、变压器在机械零位附近的灵敏度下降，非线性误差增大，降低了它在零位附近的分辨率。消除或减小零点残余电压般可采用以下方法：1) 设计和加工应尽量保证线圈和磁路对称，结构上可附加磁路调节机构。其次，应选用高导磁率、低矫顽磁力、低剩磁感应的导磁材料，并将导磁体加以热处理，消除残余应力，以提高磁性能的均匀性和稳定性。在选取磁路工作点时，应使其不工作在磁化曲线饱和区。2) 选用合适的测量电路，如相敏检波和差动整流电路，其直流输出不仅可以鉴别铁心位移方向，而且可以减小或消除零点残余电压。3) 采用补偿电路，如图4所示，为常采用的零点残余电压补偿电路原理图。消除零点残余电压的补偿电路比较多，但归纳起来，其思路

6、只有四种：附加串联电阻以消除基波同相成分；附加并联电阻以消除基波正交成分；附加并联电容改变相移，以补偿高次谐波分量；附加反馈绕组和反馈电容，以补偿基波及高次谐波分量。串联电阻的阻值很小，为0.55，并联电阻的阻值为数十到数百千欧；并联电容的数值在数百PF范围。实际数值通常由实验来确定。图4 差动变压器的零位补偿实验所需部件差动变压器、音频振荡器、测微头、电桥、差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、直流电压表、示波器实验步骤测量差动变压器的传感特性：1 将音频振荡器功率输出端LV作为激励电源接差动变压器初级线圈，差动变压器次级空载。2 将示波器第一通道调至500mv/格，第二通道调至10m

7、v/格。第一通道为悬浮工作状态，接至初级线圈；第二通道接至次级线圈。3 将音频振荡器输出频率调至4kHz，幅值调至Vpp 2V。4 用手提差动变压器衔铁，观察示波器第二通道是否能过零反转，如不能过零反转，则说明同名端接错了，需改变次级线圈的串接端子。5 旋转测微头，带动差动变压器衔铁运动，从示波器中读出次级线圈输出电压的Vpp值，填入下表。被测位移mm输出电压V测量过程中注意激励电压与传感输出电压的相位关系。6 仔细调节测微头，使传感输出波形幅值最低，但无法调至零，这就是零点残压。从示波器可以看出，它与激励电压之间的相位差约/2，这是基频分量。7 根据记录结果，以传感器输出电压Vpp为纵轴、被

8、测位移为横轴，画出传感器特性图，并指出线性测量范围。进行差动变压器零点残压补偿：8 按图5接线。将示波器第一通道调至500mV/格，第二通道调至1V/格。9将音频振荡器输出频率调至4kHz，幅值调至Vpp 2V，差动放大器增益调至100。10仔细调节测微头，使差动放大器输出幅值最低，此乃放大后的零点残压。调整补偿电桥网络，使差动放大器输出幅值进一步降低，这就是零点残压补偿。若补偿效果不好，可在电桥交流插口另并联一个数微法的电容。11 调整示波器第二通道灵敏度，将补偿后的零点残压波形与激励波形比较。注意：由于补偿电路要求差动变压器输出端必须悬浮，所以需要利用差动放大器将差动变压器次级双端输出转换

9、为单端输出，以便利用示波器进行观察。图5 差动变压器零点残压补偿进行差动变压器静态标定：12 按图6接线，差动放大器增益适度，音频振荡器W端输出5kHz，Vpp值为2V。图6 差动变压器静态标定13 调节电桥WD、WA电位器，调节侧位投带动衔铁改变其在线圈中的位置，使系统输出为零。14旋转测微头使衔铁在线圈中上、下有一个较大的位移，用电压表和示波器观察系统输出是否对称，如果不对称需反复调节衔铁位置和电桥、移相器，做到正负输出对称。15 旋转侧位头，带动衔铁向上5mm，向下5mm移位，每旋转1周(0.5mm)记录一次电压并填入表格。被测位移mm输出电压V注意事项：系统的标定需要调节电桥、移相器、

10、衔铁三者位置，需发福调节才能做到系统输出正负为零并正负对称。设计性实验基于差动变压器的振动测量系统设计实验要求设计以差动变压器作为传感器的振动测量系统，使用该系统测量被测对象的固有振动频率，对该系统被测振幅与输出电信号之间的关系进行标定，利用标定后的测量系统进行振幅测量并计算绝对误差、相对误差、引用误差、精度等级。可用资源原实验仪上的所有资源，如差动变压器、音频振荡器、电桥、差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、电压表等；振幅及频率测量装置；示波器。建议实验步骤1 移开圆盘上测微头使圆盘处于自由可振动状态。2 低频振荡器接入“激振I”，使圆盘振动。注意保持适当的振幅。3 以差动变压器、音

11、频振荡器、电桥、差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、电压表为基本部件，设计基于差动变压器的振动测量系统。画出电路图，并按图组成系统。经指导教师认可后，方可通电。4 调整振动测量系统的零点。5 维持低频振荡器输出幅值不变，改变低频振荡器的频率，从5HZ逐渐增加到30HZ，记录测量系统输出的电信号幅值，利用振幅及频率测量装置测量振幅、振动频率。最高电信号幅值所对应的振动频率就是被测对象的固有频率。激振频率Hz输出电压V振幅mm振动频率Hz6 在低于固有频率的范围内任选一个激振频率，并维持不变。先是从低到高、而后从高到低调整激振幅值，记录输出电信号、并用振幅及频率测量装置测量振幅。如此反复测

12、量几个循环。激振幅值V输出电压V振幅mm振动频率Hz7 更改激振频率，重复6的实验内容。8 以6、7的测量数据为基础，作出所设计的振动测量系统的标定曲线。9 再更换激振频率、激振幅值，记录测量系统输出的电信号，并依据标定曲线计算被测振幅；同时利用振幅频率测量装置实际测量振幅。激振幅值V输出电压V振幅计算值振幅测量值振动频率Hz10 依据9的数据，计算绝对误差、相对误差、引用误差、精度等级。差动自感传感器实验模块基本教学实验实验目的1 掌握差动自感传感器的基本结构和工作原理。2 通过实验验证差动自感传感器的基本特性。3 通过实验研究激励频率对差动自感传感器灵敏度的影响。4 掌握差动自感传感器的静

13、态标定方法，通过实验进行差动自感传感器的静态标定。实验原理双线圈变气隙式自感传感器采用两个线圈激磁，工作时两线圈的自感呈反相变化，形成差动输出，因而称之为差动自感传感器。差动自感传感器亦有变气隙长度型和变气隙截面积型，图1为变气隙长度型差动自感传感器原理图，由两只完全对称的单线圈自感传感器共用一个活动衔铁而构成。图1 变气隙长度型差动自感传感器设，则两线圈自感分别为 （1） （2）差动自感传感器的输出特性示意图如图2所示。图2 差动自感传感器的输出特性示意图采用差动结构能带来哪些好处呢？分析如下。如图3所示，将传感器两线圈接入交流电桥的相邻两臂，并施加交流激励电源，电桥输出作为传感器的输出信号

14、。图3 差动自感传感器接入交流电桥初始时，衔铁处于中间位置，即,而是固定臂，于是电桥平衡，输出电压=0。当衔铁偏离中间位置时，两线圈电感量(或阻抗)一增、一减 （3） （4）此时电桥失衡，有电压输出，输出为 （5）因为线圈的品质因数很高， （6）可见，输出信号的幅值与衔铁的位移幅度成正比，其相位取决于位移的方向，若衔铁上移，输出信号与激励电源同相位；若衔铁下移，输出信号与激励电源相位相差180o。若只将单线圈自感传感器接入该电桥，不妨设为该单线圈自感传感器，可得 （7）差动自感传感器相对单线圈自感传感器，从理论上消除了起始时的零位输出，衔铁所受电磁引力平衡；灵敏度提高一倍；线性度得到改善(电感

15、变化量的高次项能部分相互抵消)；差动形式可减弱或消除温度、电源变化及外界干扰等共模干扰的影响。因为这些干扰是以相同的方向、相同的幅度作用在两个线圈上的，它们所引起的线圈自感变化的大小和符号是相同的，而信号调理电路实质上是将两个线圈自感的差值转换为电信号。差动自感传感器、差动变压器的激励频率般在50Hz至10kHz范围。频率太低时，其灵敏度显著降低，由温度和频率波动引起的附加误差增大；但频率太高，其涡流损耗和铁损增加，寄生电容影响加大。根据具体应用场合选择合适的工作频率非常重要。本传感器实验仪没有配备变气隙式差动自感传感器，为此使用该实验仪上的差动变压器的两个副边线圈和铁芯构成螺旋管式差动自感传

16、感器，差动变压器一次线圈此时呈开路状态，如图4、图5所示图4 螺管式差动变压器结构示意图图5 差动变压器替代差动自感传感器的电气原理图实验所需部件差动变压器（作为差动自感传感器）、音频振荡器、测微头、电桥、差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、直流电压表、示波器实验步骤测量差动自感传感器的传感特性，进行静态标定：1 将差动变压器原边开路、副边接成差动状态，如图6所示。图6 利用差动自感传感器进行位移测量2 音频振荡器功率输出端LV端作为差动自感传感器的恒流激励电源，差动放大器增益适度。差动自感传感器的两个线圈和两个固定电阻组成不平衡交流电桥，将电感参数的变化转换为电压信号输出。3 旋转测

17、微头使衔铁位置相对两个线圈对称，此时电桥平衡，测量系统输出为零。4 当衔铁发生位移时，电桥失衡，测量系统输出电信号，电压幅值与位移幅度对应，电压相位与位移方向对应。衔铁在平衡位置向上运动、向下运动，电桥输出电压信号的相位相差180。电桥输出的交流调幅波性经相敏整流后转换为直流信号，直流信号的幅值对应位移幅度，直流信号极性对应位移方向。以平衡位置为起点，分别向上、向下各位移5mm，记录被测位移量、输出电信号值。反复作5个循环，作出传感特性标定曲线，求出灵敏度。被测位移mm输出电压V5 重复4，只作一个循环，以标定曲线根据输出信号计算被测位移量，与测微头的实际位移量相比较，计算绝对误差、相对误差、

18、引用误差、精度等级。被测位移mm输出电压V计算位移mm研究激励频率对自感传感器的影响：6 按图7接线。图7 研究激励频率对电感传感器的影响电路图7 将音频振荡器输出频率调至5kHz，幅值调至居中，差动放大器增益调至100。8 仔细调节测微头，使衔铁处于中间位置，此时电桥输出幅值最低。9 旋转测微头，移动衔铁，每隔1mm从示波器读出Vpp值，填入下表。被测位移mm输出电压V10 改变音频振荡器频率，重新调好零位，重复9，将被测位移、输出电压结果填入下表。被测位移mm1kHz2kHz3kHz4kHz5kHz6kHz7kHz8kHz9kHz10kHz11 根据记录数据，作出每个激励频率下的传感器特性

19、曲线，并作出灵敏度与激励频率的关系曲线。设计性实验基于差动自感传感器的振动测量系统设计实验要求设计以差动自感传感器作为传感器的振动测量系统，使用该系统测量被测对象的固有振动频率，对该系统被测振幅与输出电信号之间的关系进行标定，利用标定后的测量系统进行振幅测量并计算绝对误差、相对误差、引用误差、精度等级。可用资源原实验仪上的所有资源，如差动变压器（作为差动自感传感器使用）、音频振荡器、电桥、差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、电压表等；振幅及频率测量装置；示波器。建议实验步骤1 移开圆盘上测微头使圆盘处于自由可振动状态。2 低频振荡器接入“激振I”，使圆盘振动。注意保持适当的振幅。3 以

20、差动变压器的两个次级线圈、音频振荡器、电桥、差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、电压表为基本部件，设计基于差动变压器的振动测量系统。画出电路图，并按图组成系统。经指导教师认可后，方可通电。4 调整振动测量系统的零点，微调衔铁在支架上的位置，调节电桥电路，使其输出为零。用示波器观察电桥输出波形是否对称，如不对称，则需对电桥、移相器等进行调整。5 维持低频振荡器输出幅值不变，改变低频振荡器的频率，从5HZ逐渐增加到30HZ，记录测量系统输出的电信号幅值，利用振幅及频率测量装置测量振幅、振动频率。最高电信号幅值所对应的振动频率就是被测对象的固有频率。激振频率Hz输出电压V振幅mm振动频率Hz

21、6 在低于固有频率的范围内任选一个激振频率，并维持不变。先是从低到高、而后从高到低调整激振幅值，记录输出电信号、并用振幅及频率测量装置测量振幅。如此反复测量几个循环。激振幅值V输出电压V振幅mm振动频率Hz7 更改激振频率，重复6的实验内容。8 以6、7的测量数据为基础，作出所设计的振动测量系统的标定曲线。9 再更换激振频率、激振幅值，记录测量系统输出的电信号，并依据标定曲线计算被测振幅；同时利用振幅频率测量装置实际测量振幅。激振幅值V输出电压V振幅计算值振幅测量值振动频率Hz10 依据9的数据，计算绝对误差、相对误差、引用误差、精度等级。电容传感器实验模块基本教学实验实验目的1 掌握电容式传

22、感器的基本结构和工作原理。2 通过实验验证电容式传感器的基本特性。3 掌握电容式传感器的静态标定方法，通过实验进行电容式传感器的静态标定。实验原理以如图1所示平行板电容器为例说明电容式传感器的基本工作原理。图1 平行板电容器平行板电容器的电容量为 （1）极板面积(m2)；极板间距离(m)；真空介电常数，；介质的相对介电常数。由式（1）可以看出，当被测参数使S、d或之一发生变化时，电容量C随之变化，于是可将该参数的变化单值地转换为电容量的变化。电容式传感器可分为三种类型：改变极板间距离的变间隙式、改变极板面积的变面积式和改变介质介电常数的变介电常数式。变间隙式电容传感器的特点是灵敏度高，一般用来

23、测量微小的线位移，但是其传感特性曲线为非线性特性。变面积电容传感器的传感特性曲线为线性特性，但其灵敏度较低，一般用于测量较大线位移或角位移。类似电涡流传感器在电感式传感器中富有特色，变介电常数电容传感器在电容传感器中最有特色，传感特性曲线为线性特性，常用于与物性参数有关的参数测量，如物位测量、液位测量、湿度测量等。电容式传感器有多种结构形式，本实验仪采用的是差动变面积结构。传感器由两组定极板和一组动极板组成。当安装在振动台上的动极板发生上、下位移时，两个电容的有效面积发生变化，成为差动电容。设电容式传感器的面积变化量为，则电容量变为 （2） （3）灵敏度为 （4）可见，改变面积的电容传感器在理

24、论上为线性传感特性。在本实验仪中，被测位移量与电容有效面积的变化量为比例关系。对差动结构，灵敏度为 （5）采用差动结构，将灵敏度提高一倍，同时提高了传感器对温度等共模干扰的抑制能力。将两个电容接入交流电桥，即可将位移量转换为桥路的电压信号输出。实验所需部件电容传感器、电容变换器、差动放大器、低频振荡器、测微头、低通滤波器。实验步骤电容传感器的传感特性测试与静态标定：1 按图2接线。电容变换器、差动放大器的增益调节适中。图2 电容传感器传感特性测试接线图2 装上测微头，带动动极板位移，将动极板调至两个定极板的中间对称位置。此时差动放大器输出为零。3 以此为起点，旋转测微头，是动极板先相上位移，直

25、至与上面的定极板完全重合；然后向下位移，直至与下面的定极板完全重合。如此反复作数个循环。每位移0.5mm，记录一次位移量、输出电压数据。被测位移mm输出电压V4 根据记录结果，以传感器输出电压为纵轴、被测位移为横轴，画出传感器特性图，并指出线性测量范围。利用电容传感器进行位移测量：5 重新作3，计录实际位移量，同时按标定曲线计算位移量，进一步计算绝对误差、相对误差、引用误差、精度等级。被测位移mm输出电压V计算位移mm注意：电容传感器的动极板、定极板之间的片间距离必须相等，必要时可稍作调整。位移时不可有擦片现象，否则会造成输出信号的突变，导致粗大误差；如果差动放大器输出端的波形有谐波，需将电容

26、变换器的增益减小。设计性实验基于电容传感器的振动测量系统设计实验要求设计以电容传感器作为传感器的振动测量系统，使用该系统测量被测对象的固有振动频率，对该系统被测振幅与输出电信号之间的关系进行标定，利用标定后的测量系统进行振幅测量并计算绝对误差、相对误差、引用误差、精度等级。可用资源原实验仪上的所有资源，如电容传感器、电容变换器、低频振荡器、差动放大器、低通滤波器、测微头、电压表等；振幅及频率测量装置；示波器。建议实验步骤1 移开圆盘上测微头使圆盘处于自由可振动状态。2 低频振荡器接入“激振I”，使圆盘振动。注意保持适当的振幅。3 以电容传感器、电容变换器、低频振荡器、差动放大器、低通滤波器、测

27、微头、电压表等为基本部件，设计基于电容传感器的振动测量系统。画出电路图，并按图组成系统。经指导教师认可后，方可通电。4 调整振动测量系统的零点。电压/频率表调至2KHZ档，接低频输出端，适当调节低频振荡器振幅，使差动放大器输出波形较大但不失真。用示波器、电压表观察输出信号。5 维持低频振荡器输出幅值不变，改变低频振荡器的频率，从5HZ逐渐增加到30HZ，记录测量系统输出的电信号幅值，利用振幅及频率测量装置测量振幅、振动频率。最高电信号幅值所对应的振动频率就是被测对象的固有频率。激振频率Hz输出电压V振幅mm振动频率Hz6 在低于固有频率的范围内任选一个激振频率，并维持不变。先是从低到高、而后从

28、高到低调整激振幅值，记录输出电信号、并用振幅及频率测量装置测量振幅。如此反复测量几个循环。激振幅值V输出电压V振幅mm振动频率Hz7 更改激振频率，重复6的实验内容。8 以6、7的测量数据为基础，作出所设计的振动测量系统的标定曲线。9 再更换激振频率、激振幅值，记录测量系统输出的电信号，并依据标定曲线计算被测振幅；同时利用振幅频率测量装置实际测量振幅。激振幅值V输出电压V振幅计算值振幅测量值振动频率Hz10 依据9的数据，计算绝对误差、相对误差、引用误差、精度等级。11 将电容传感器测量结果与自感传感器、差动变压器、电涡流传感器的测量结果进行综合比较。电涡流传感器实验模块基本教学实验实验目的1

29、 掌握电涡流传感器的基本结构和工作原理。2 通过实验了解不同材料对电涡流传感器特性的影响。3 通过电涡流方法测量重量、电机转速，掌握电涡流传感器的实际应用技术。4 掌握电涡流传感器的静态标定方法，通过实验进行电涡流传感器的静态标定。实验原理与自感传感器、差动变压器相比，电涡流测量原理的特点有二，其一是对导电率、导磁率等物性参数敏感，其二是能够实现非接触测量。这两个特点使得电涡流传感器的应用更为灵活多样，至今人们还在不断的开发它的新用途。金属导体置于变化着的磁场中，导体内就会产生感应电流，称之为电涡流。这种现象称为涡流效应。电涡流式传感器正是基于这种涡流效应而工作的。如图1所示，一个通有交变电流

30、的线圈，置于一块导电材料附近，由于交变电流的存在，在线圈周围就产生一个交变磁场，导电材料内便产生电涡流，电涡流也将产生一个新磁场，与方向相反，因而抵消部分原磁场，从而导致线圈的等效阻抗发生变化。图1 电涡流效应无疑，线圈与导体之间存在磁的联系，若把导电材料看成一个具有内阻的线圈，则图1可用图2所示的等效电路表示。、分别为线圈和导电材料的等效电阻，、分别为线圈和导电材料的等效电感。M为互感参数，表征线圈与导电材料之间磁联系强弱。图2 电涡流效应的等效电路由图2可列出下列方程 （1）解式(1)，可得线圈的等效阻抗 （2）前两项为等效电阻，第三项为等效电抗，第三项中括号内为等效电感。品质因数为 （3

31、）金属导体的电阻率、磁导率、线圈与金属导体之间的距离d以及线圈激励电流的角频率等参数，都将通过电涡流效应与线圈等效阻抗发生联系。或者说线圈等效阻抗是这些参数的函数，即 （4）若能保持上述四个参数中的任意三个参数恒定，则等效阻抗将与第四个参数之间建立一一对应的关系，构成了从第四个参数到等效阻抗之间的转换关系。利用位移d作为变换量，可以非接触的测量位移、厚度、振动、转速等，也可做成接近开关等。图3为电涡流位移传感器的几种具体应用。图(a)为轴的轴向位移的测量，图(b)为先导阀或换向阀位移测量，图(c)为金属热膨胀系数测量。测量位移范围可从01mm到030mm分辨率为满量程的0.1%。图3 电涡流位

32、移传感器的几种具体应用图4为利用电涡流传感器测量转速的电路框图。在被测对象上开一个凹槽，靠近轴表面安装电涡流探头。每当轴转动到如图示位置，电涡流探头感受到轴表面的位置变化，传感器激励线圈的电感随之改变，轴转一圈，变化一次，振荡器的频率变化一次。通道检波器转换成电压的变化，从而得到与转速成正比的脉冲信号。来自传感器的脉冲信号经整形后，由频率计得到频率值，再转换成转速。图4 利用电涡流传感器测量转速实验所需部件电涡流线圈、金属涡流片（铜、铝）、电涡流变换器、测微头、示波器、电压表、差动放大器、电桥、砝码实验步骤电涡流传感器的传感特性和静态标定：1 安装好电涡流线圈和金属涡流片，注意二者必须保持平行

33、。安装好测微头，将电涡流线圈接入涡流变换器输入端，涡流变换器输出端接电压表20V档。2 开启仪器电源，用测微头将电涡流线圈和涡流片分开一定距离，此时输出端有电压值输出。将示波器接涡流变换器输入端，观察电涡流传感器的高频波形。信号频率约1MHz。3 用测微头带动振动平台使平面线圈完全贴紧金属涡流片，此时涡流变换器的输出电压为零，涡流变换器中的振荡电路停振。4 旋动测微头是平面线圈离开金属涡流片，从电压表开始有读数起每位移0.25mm记录一个读数，并用示波器观察高频振荡波形。将被测位移X、输出电压V的读数填入下表，作出VX曲线，指出线性范围，找出其最佳工作点并求出灵敏度。被测位移mm输出电压V被测

34、材料对电涡流传感器特性的影响5 按1的方法重新安装好传感器，开启电源。6 分别对铁、铜、铝被测体进行测量，记录被测位移X、输出电压V的读数。7 依据所记录的数据，在同一个坐标下作出涡流传感器对不同被测材料的传感器特性曲线。8 分别找出传感器对各种被测材料的线性范围、灵敏度、最佳工作点，并进行比较。可得出结论：对于不同被测材料，涡流传感器的灵敏度、线性范围都不相同，必须分别进行标定。电涡流传感器称重9 按图5接线。图5 电涡流传感器称重10 差动放大器增益调为1，输出接电压表20V档。将平面线圈安装在线性工作范围的起始点。调整电桥，使系统输出为零。11 在测量平台中间逐步增加砝码，记录被测重量和输出电压值。被测重量g输出电压V12 依据所测量的对应数据，作出传感器特性曲线，计算灵敏度。13 取下砝码，在测量范围内从轻到重重新放砝码，记录被测重量、输出电压，并按输出电压依据标定曲线计算被测重量，进一步计算绝对误差、相对误差、引用误差、精度等级。电涡流传感器测量电机转速14 电涡流传感器线圈支架转一角度，安装于电机转盘上方，线圈与转盘面平行，在不摩擦的前提下距离