1、實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告實(shí)驗(yàn)課程：傳感器與檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)名稱：電渦流式傳感器實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、 了解電渦流傳感器測(cè)量位移的工作原理和特性。2、 了解不同的被測(cè)體材料對(duì)電渦流傳感器性能的影響。二、 基本原理：1) 電渦流傳感器位移實(shí)驗(yàn)通過高頻電流的線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，當(dāng)有導(dǎo)電體接近時(shí)，因?qū)щ婓w渦流效應(yīng)產(chǎn)生渦流損耗，而渦流損耗與導(dǎo)電體離線圈的距離有關(guān)，因此可以進(jìn)行位移測(cè)量。2) 被測(cè)體材質(zhì)對(duì)電渦流傳感器特性影響:渦流效應(yīng)與金屬導(dǎo)體本身的電阻率和磁導(dǎo)率有關(guān)，因此不同的材料就會(huì)有不同的性能。三、 需用器件與單元：電渦流傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、電渦流傳感器、直流電源、數(shù)顯單元、測(cè)微頭、鐵圓片。四、 實(shí)驗(yàn)步驟及數(shù)據(jù)記錄：電渦

2、流傳感器位移實(shí)驗(yàn)1根據(jù)圖2-1安裝電渦流傳感器。2觀察傳感器結(jié)構(gòu)，這是一個(gè)平繞線圈。3將電渦流傳感器輸出線接入實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳蠘?biāo)有L的兩端插孔中，作為振蕩器的一個(gè)元件。如圖2-2所示。 圖1-1 電渦流傳感器安裝示意圖4在測(cè)微頭端部裝上鐵質(zhì)、鋁質(zhì)、銅質(zhì)金屬圓片，作為電渦流傳感器的被測(cè)體。圖1-2 電渦流傳感器位移實(shí)驗(yàn)接線圖5將實(shí)驗(yàn)?zāi)０遢敵龆薞o與數(shù)顯單元輸入端Vi相接。數(shù)顯表量程切換開關(guān)選擇電壓20V檔。用連結(jié)導(dǎo)線從主控臺(tái)接入15V直流電源接到模板上標(biāo)有15V的插孔中。6使測(cè)微頭與傳感器線圈端部接觸，開啟主控箱電源開關(guān)，記下數(shù)顯表讀數(shù)，然后每隔0.2mm讀一個(gè)數(shù)，直到輸出幾乎不變?yōu)橹?。將結(jié)果列入表2

3、-1、表2-2和表2-3。表2-1被測(cè)體為鐵圓片時(shí)的位移與輸出電壓數(shù)據(jù)X（mm）1.51.71.92.12.32.52.72.93.13.3V(v)0.00150.00520.05190.1490.2530.3630.4780.5940.7130.828X（mm）3.53.73.94.14.34.54.74.95.15.3V(v)0.9411.0541.1611.2691.3721.4721.5651.6551.7401.821表2-2 被測(cè)體為鋁圓片時(shí)的位移與輸出電壓數(shù)據(jù)X（mm）0.00.20.40.60.81.01.21.41.6V(v)0.1140.3150.5300.7450.951

4、1.1351.3181.4771.630X（mm）1.82.02.22.42.62.83.03.23.4V(v)1.7531.8721.9832.092.182.262.332.392.44X（mm）3.63.84.04.24.44.64.85.0V(v)2.502.542.582.612.652.682.702.73表2-3 被測(cè)體為銅圓片時(shí)的位移與輸出電在數(shù)據(jù)X（mm）0.00.20.40.60.81.01.21.41.6V(v)0.0030.1080.2960.4950.6860.8751.0541.2221.380X（mm）1.82.02.22.42.62.83.03.23.4V(v)

5、1.5121.6451.7621.8741.9642.072.142.222.29X（mm）3.63.84.0V(v)2.352.392.447根據(jù)表2-1數(shù)據(jù)，畫出VX曲線，根據(jù)曲線找出線性區(qū)域及進(jìn)行正、負(fù)位移測(cè)量時(shí)的最佳工作點(diǎn)，試計(jì)算量程為1mm、3 mm及5mm時(shí)的靈敏度和線性度，根據(jù)表2-2和表2-3分別計(jì)算量程為1mm和3mm時(shí)的靈敏度和非線性誤差（線性度）。（可以用端基法或其它擬合直線）。8分別比較本實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果進(jìn)行小結(jié)。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理：1、被測(cè)體為鐵片時(shí)：當(dāng)量程為1mm時(shí)，A= =-0.619 B=0.378Y=0.378X-0.619靈敏度S1=0.378f1=53.5%當(dāng)量

6、程為3mm時(shí)，A=-0.92 B=0.53 其擬合方程為Y=0.53X-0.92靈敏度S2=0.53f2=4.22%當(dāng)量程為3.8mm時(shí)，A=-0.896 B=0.52 其擬合方程為Y=0.52X-0.896靈敏度S2=0.520.1175f2=3.09%2、被測(cè)體為鋁片時(shí)：當(dāng)量程為1mm時(shí),A=0.12 B=1.03其擬合方程為Y=1.03X+0.12靈敏度S1=1.03f1=1.5%當(dāng)量程為3mm,A=0.302 B=0.74 其擬合方程為Y=0.74X+0.302靈敏度S2=0.74f2=6.4%3、被測(cè)體為銅片時(shí):當(dāng)量程為1mm時(shí),A=-0.039 B=0.899其擬合方程為Y=0.8

7、99X-0.039 靈敏度S1=0.899f1=4.2%當(dāng)量程為3mm時(shí),A=0.076 B=0.744 其擬合方程為Y=0.744X+0.076靈敏度S2=0.744f1=5.6%六、思考題：1電渦流傳感器的量程與哪些因素有關(guān)，如果需要測(cè)量±5mm的量程應(yīng)如何設(shè)計(jì)傳感器？答：電渦流傳感器內(nèi)有一個(gè)橋式電路，是根據(jù)不同的探頭而設(shè)計(jì)的，不同的電路，應(yīng)用于不同的探頭，測(cè)量量程大，探頭線圈也要隨著增大，傳感器的量程和傳感器的精度一般都是相互抑制的兩個(gè)因素，不可兼得，即想要測(cè)量精度高的，一般量程不能太大。電渦流傳感器的量程與線圈的形狀和大小，激勵(lì)線圈的頻率，被檢工件的材質(zhì)（電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率），傳

8、感器與被檢試件之間的距離，外部環(huán)境的干擾有一定的關(guān)系。2用電渦流傳感器進(jìn)行非接觸位移測(cè)量時(shí)，如何根據(jù)量程使用選用傳感器。答：電渦流傳感器的有效電壓范圍一般在024V,約20V左右，根據(jù)量程不同，可以選擇不同靈敏度的電渦流傳感器。電渦流傳感器對(duì)金屬材料的成分比較敏感，一般選擇推薦的標(biāo)準(zhǔn)材料，例如45鋼，一般來說，電渦流傳感器擅長(zhǎng)微小位移的檢測(cè)，例如0.0001mm,此時(shí)最大量程一般在幾毫米的最常用，如果量程較大，則分辨率下降，線圈直徑也較大。3.當(dāng)被測(cè)體為非金屬材料如何利用電渦流傳感器進(jìn)行測(cè)試？答：由于電渦流傳感器不能直接測(cè)量非金屬材料，但可通過帖金屬片等方式測(cè)量。七、實(shí)驗(yàn)總結(jié)1、誤差分析：本實(shí)

9、驗(yàn)的誤差主要來源于試驗(yàn)臺(tái)的數(shù)顯表電壓讀數(shù)的相對(duì)不準(zhǔn)確，人眼對(duì)測(cè)微儀的讀數(shù)同樣會(huì)帶來誤差，這是在實(shí)驗(yàn)中不可避免的，另外，外界的電磁干擾以及儀器存在的漏磁情況都是誤差造成的原因。由于直線位移執(zhí)行器與傳感器存在非線性誤差，所以導(dǎo)致通過實(shí)驗(yàn)所測(cè)得數(shù)據(jù)的特性曲線不是完全的線性關(guān)系。2、注意在測(cè)量過程中不要中途回旋測(cè)微儀，直到測(cè)量完，否則就得重新測(cè)量。3、在銅、鐵、鋁三者中，渦流傳感器對(duì)于銅的線性度最好，鋁其次，鐵最差，靈敏度也具有同樣的關(guān)系，故而可以得出，對(duì)于銅質(zhì)材料的測(cè)量很適合使用渦流傳感器，而鐵不適合采用渦流傳感器進(jìn)行測(cè)量，否則誤差較大。4、注意事項(xiàng)：實(shí)驗(yàn)前應(yīng)檢查實(shí)驗(yàn)接插線是否完好，連接電路時(shí)應(yīng)盡量

10、使用較短的接插線，以避免引入干擾。接插線插入插孔，以保證接觸良好，切忌用力拉扯接插線尾部，以免造成線內(nèi)導(dǎo)線斷裂。穩(wěn)壓電源不要對(duì)地短路。所有單元電路的地均須與電源地相連。當(dāng)渦流變換器接入電渦流線圈處于工作狀態(tài)時(shí)，接入示波器會(huì)影響線圈的阻抗，使變換器的輸出電壓減小（如果示波器探頭阻抗太小，甚至?xí)棺儞Q器電路停振而無(wú)輸出），或是使傳感器在初始狀態(tài)有一死區(qū)。被測(cè)體與電渦流傳感器測(cè)試頭平面必須平行，并將測(cè)試頭盡量對(duì)準(zhǔn)被測(cè)體中間,以減少渦流損失。 5、在實(shí)驗(yàn)過程中，當(dāng)電渦流傳感器與被測(cè)鋼板間距離逐漸增大時(shí)，傳感器輸出的電壓信號(hào)也隨之升高，并能呈現(xiàn)一定的線性關(guān)系，但是，在剛開始調(diào)節(jié)千分尺的時(shí)候，傳感器并沒有輸出