电涡流传感器位移特性实验报告
电涡流演示实验报告
一、实验目的1. 理解电涡流传感器的工作原理。
2. 掌握电涡流传感器测量位移的基本方法。
3. 分析电涡流传感器的位移特性，验证其测量精度。
二、实验原理电涡流传感器是一种非接触式传感器，通过检测金属目标物体上产生的电涡流来测量目标物体的位移。
当一个金属目标物体靠近传感器时，传感器中的线圈会产生交变磁场，从而在目标物体中感应出涡流。
涡流的强度与目标物体的位移成正比，通过检测涡流的强度，可以实现对位移的测量。
三、实验器材1. 电涡流传感器2. 信号发生器3. 示波器4. 金属样品5. 实验台四、实验步骤1. 将电涡流传感器固定在实验台上，确保传感器与金属样品的距离适中。
2. 将金属样品放置在传感器的检测区域内。
3. 连接信号发生器和示波器，设置合适的频率和幅度。
4. 打开信号发生器，观察示波器上的信号波形。
5. 缓慢移动金属样品，观察示波器上的信号波形变化。
6. 记录不同位移下的信号波形，分析电涡流传感器的位移特性。
五、实验结果与分析1. 实验现象当金属样品靠近传感器时，示波器上的信号波形发生明显变化。
随着金属样品的远离，信号波形逐渐恢复到初始状态。
2. 实验数据（1）位移与信号幅度的关系通过实验，我们得到以下数据：位移（mm） | 信号幅度（V）------------|------------0 | 0.51 | 0.72 | 1.03 | 1.24 | 1.5从数据中可以看出，位移与信号幅度呈正相关关系，即位移越大，信号幅度越大。
（2）位移与信号频率的关系通过实验，我们得到以下数据：位移（mm） | 信号频率（kHz）------------|------------0 | 1.21 | 1.52 | 1.83 | 2.04 | 2.2从数据中可以看出，位移与信号频率呈正相关关系，即位移越大，信号频率越高。
3. 实验结论（1）电涡流传感器可以有效地测量金属样品的位移。
（2）位移与信号幅度、信号频率呈正相关关系。
涡流传感器位移实验报告
涡流传感器位移实验报告涡流传感器位移实验报告引言：涡流传感器是一种常见的非接触式位移传感器，广泛应用于工业领域。
本实验旨在通过搭建实验装置，使用涡流传感器测量不同位移下的涡流传感器输出信号，并分析其特性和应用。
实验装置：实验装置由涡流传感器、位移调节装置、信号处理器和数据采集系统组成。
涡流传感器通过磁场感应原理，测量金属材料表面的涡流强度，从而间接测量位移。
位移调节装置通过改变金属材料与传感器之间的距离，实现不同位移的测量。
信号处理器负责放大和滤波传感器输出信号，数据采集系统用于记录和分析实验数据。
实验步骤：1. 搭建实验装置：将涡流传感器固定在支架上，调整传感器与金属材料表面的距离。
连接信号处理器和数据采集系统。
2. 校准传感器：使用已知位移的参考物体，调整传感器输出信号与位移之间的关系，确保测量的准确性。
3. 测量不同位移：通过调节位移调节装置，改变金属材料与传感器之间的距离，记录不同位移下的传感器输出信号。
4. 数据分析：根据实验数据，绘制位移与传感器输出信号之间的关系曲线，分析其特性和应用。
实验结果：经过实验测量和数据分析，我们得到了以下结果：1. 位移与传感器输出信号之间存在线性关系，即位移越大，传感器输出信号越强。
2. 传感器输出信号的幅度随着位移的增大而增大，但增长速率逐渐减缓。
3. 在一定范围内，传感器输出信号的变化较为稳定，可以较准确地测量位移。
4. 随着位移的增大，传感器输出信号的噪声也逐渐增大，需要进行信号处理和滤波。
讨论与应用：涡流传感器位移测量具有以下优点和应用价值：1. 非接触式测量：涡流传感器无需与被测物体接触，避免了传感器磨损和污染，适用于高精度和长时间测量。
2. 高灵敏度：涡流传感器对微小位移具有高灵敏度，可以实现亚微米级的位移测量。
3. 宽测量范围：涡流传感器适用于不同材料和形状的被测物体，具有较宽的测量范围。
4. 工业应用：涡流传感器广泛应用于机械制造、航空航天、汽车工业等领域，用于位移、振动和缺陷检测等应用。
电涡流传感器实验报告
电涡流传感器实验报告电涡流传感器实验报告引言电涡流传感器是一种常见的非接触式传感器，广泛应用于工业领域。
本实验旨在通过实际操作和数据分析，深入了解电涡流传感器的原理、特点和应用。
实验目的1. 理解电涡流传感器的工作原理；2. 掌握电涡流传感器的基本操作方法；3. 分析电涡流传感器在不同应用场景下的性能表现。
实验装置与方法本实验使用了一台电涡流传感器测试仪和一组标准试样。
首先，将试样固定在传感器上，然后通过测试仪的操作面板设置相应的参数，如频率、电流等。
随后，观察传感器输出的电压信号，并记录下相应的数据。
实验结果与分析通过实验操作，我们得到了一系列关于电涡流传感器的数据。
首先，我们观察到传感器输出信号的幅值与试样的导电性质有关。
当试样的导电性越好时，传感器输出的电压信号幅值越大，反之亦然。
这是因为电涡流传感器通过感应试样中的涡流产生电磁场变化，并通过电感耦合原理转换为电压信号。
其次，我们发现传感器输出信号的频率对试样的尺寸和形状有一定的敏感性。
当试样的尺寸较大或形状复杂时，传感器输出信号的频率会有所变化。
这是由于试样的尺寸和形状会影响涡流的形成和消散过程，从而影响到传感器的工作频率。
此外，我们还测试了传感器在不同环境条件下的性能表现。
实验结果显示，传感器对温度和湿度的变化具有一定的抗干扰能力。
然而，在极端环境条件下，如高温和高湿度下，传感器的性能可能会受到影响。
因此，在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的传感器型号和工作条件。
讨论与展望电涡流传感器作为一种非接触式传感器，具有许多优点，如高灵敏度、快速响应和无磨损等。
在工业领域，电涡流传感器被广泛应用于材料检测、无损检测和精密测量等领域。
然而，目前电涡流传感器的应用还存在一些局限性，如对试样尺寸和形状的限制以及对环境条件的敏感性。
因此，未来的研究可以致力于改进传感器的性能，拓展其应用范围。
结论通过本实验，我们深入了解了电涡流传感器的工作原理、特点和应用。
电涡流传感器的位移特性实验报告之欧阳术创编
实验十九电涡流传感器的位務特牲实验一、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i电国流传感器、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、实验原理一'通ii前顺电流的线圈产生磁场，当有导电休接近时，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1.按图21安装电涡流传感器。
图21传感器安装示意图2.在测撤头端部装上跌质金属圆盘，作为电涡流传感器的被测体。
调节測微头，使跌质金属圆盘的平面贴到电涡流传感器的探測端，固定测微头。
图22电涡流传感器接线示意图3•传感器连接按图22,实验模块输岀端Uo与直流电压表输人端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.合上实验台上电湄开关，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21。
表21跌质被測体5.根据上表数据，画岀VX曲线，根据曲线找岀线性区域及进行正、负位移测量时的最佳工作点（即曲线线性段的中点）,试廿算测量范围为1mm与3mm时的灵敏度和线性度（1 ）由上图可得系统灵散度：S=AV/AW=1.6825V/nmi（2）由上图可得非线性误差：当x=lmm时：Y= 1.6825 X10.1647= 1.5178VAm =Y 1.46=0.0578VyFS=2.32V8f=Am /yFSxl00%=2.49%当x=3mm时：Y= 1.6825x30.1647=4.4828VAm =Y3.84=1.0428VyFS=3.84V8f=Am /yFSxl00%=27.15%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±5mm 的量程应如何设廿传感器？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。
实验二 电涡流传感器位移实验
实验二 电涡流传感器位移实验一、实验目的1．了解涡流式传感器的原理及工作性能。
2．熟悉实验仪器，掌握传感器使用过程中的注意事项。
二、结构和原理(此部分不用写在实验报告上)电涡流传感器是一种能将机械位移，振幅和转速等参量转换成电信号输出的非电量电测装置。
它由探头，变换器，连接电缆及被测导体组成，是实现非接触测量的理想工具。
其最大特点就是结构简单，可以实现非接触测量，具有灵敏度高、抗干扰能力强、频率响应宽、体积小等特点，因此在工业测量领域得到了越来越广泛的应用。
1. 涡流效应当金属导体置于变化的磁场中，导体内就会产生感应电流，这种电流就像水中的漩涡那样，在导体内部形成闭合回路，我们通常称之为“电涡流”，称这种现象为“涡流效应”。
电涡流传感器就是在涡流效应的基础上建立起来的。
电涡流传感器的基本原理如图3.9.1所示。
一个通有交变电流1I 的传感线圈，由于电流的周期性变化，在线圈周围就产生了一个交变磁场1H 。
如被测导体置于该磁场范围之内，被测导体便产生涡流2I ，电涡流也将产生一个新的磁场2H ，2H 和1H 方向相反，由于磁场2H 的反作用使通电线圈的等效阻抗发生变化。
当金属导体靠近线圈时，金属导体产生涡流的大小与金属导体的电阻率ρ、磁导率μ、厚度t 、线圈与金属导体间的距离s 以及线圈激励电流的大小和角频率ω等参数有关。
如固定其中某些参数，就能按涡流的大小测量出另外一些参数。
为了简化问题，我们把金属导体 理解为一个短路线圈，并用2R 表示这个短路线圈的电阻；用2L 表示它的电感；用M 表示图3.9.2 等效电路U1—传感线圈；2—金属导体图3.9.1 电涡流式传感器基本原理示意图2它与空心线圈之间的互感；再假设电涡流空心线圈的电阻与电感分别为1R 和1L ，就可画出如图3.9.2所示的等效电路。
经推导电涡流线圈受被测金属导体影响后的等效阻抗为L j R L L R M L j L R M R R I U Z ωωωωωωω+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+⎪⎪⎭⎫⎝⎛++==22222222122222222111式中 R —电涡流线圈工作时的等效电阻；L —电涡流线圈工作时的等效电感。
电涡流传感器实训报告
一、引言电涡流传感器是一种非接触式的位移、速度、振动等物理量的测量传感器，具有测量精度高、响应速度快、抗干扰能力强、不受油水等介质影响等优点。
在工业生产、科研等领域具有广泛的应用。
本实训报告主要对电涡流传感器的工作原理、主要参数、安装注意事项等方面进行了详细阐述。
二、电涡流传感器的工作原理电涡流传感器的工作原理基于法拉第电磁感应定律。
当被测金属导体靠近电涡流传感器探头时，在金属导体表面产生感应电流，即电涡流。
电涡流的产生会导致传感器探头中的线圈阻抗发生变化，通过检测线圈阻抗的变化，即可得知被测金属导体与探头之间的距离。
具体来说，电涡流传感器的工作原理如下：1. 探头产生交变磁场：传感器探头内部有一个线圈，通入高频交流电流，在线圈周围产生交变磁场。
2. 金属导体产生电涡流：当金属导体靠近探头时，在金属导体表面产生感应电流，即电涡流。
3. 电涡流产生交变磁场：电涡流在金属导体内部产生一个与探头磁场方向相反的交变磁场。
4. 线圈阻抗变化：由于电涡流的存在，探头线圈的阻抗发生变化，通过检测线圈阻抗的变化，即可得知被测金属导体与探头之间的距离。
三、电涡流传感器的主要参数1. 频率：电涡流传感器探头线圈的谐振频率，一般为100kHz～1MHz。
2. 谐振阻抗：电涡流传感器探头线圈的谐振阻抗，一般为100Ω～1000Ω。
3. 测量范围：电涡流传感器探头与被测金属导体之间的最大距离，一般为0.5mm～50mm。
4. 灵敏度：电涡流传感器探头输出信号的变化量与被测金属导体位移变化量之间的比值，单位为mV/m。
5. 非线性误差：电涡流传感器探头输出信号与被测金属导体位移之间的关系曲线，在一定范围内应近似为直线。
四、电涡流传感器的安装注意事项1. 选择合适的安装位置：安装电涡流传感器时，应选择合适的安装位置，确保传感器探头与被测金属导体之间的距离在测量范围内。
2. 避免电磁干扰：电涡流传感器对电磁干扰较为敏感，安装时应尽量远离其他电磁干扰源。
电涡流传感器特性与位移测量实验
（操作性实验）班级：学号：学生姓名：实验题目：电涡流传感器特性与位移测量实验一、实验目的1、掌握电涡流传感器的特性和工作原理。
2、掌握电涡流传感器静态特性的标定方法。
二、实验仪器及器件电涡流线圈、金属涡流片、电涡流变换器、测微仪、示波器、电压表。
三、实验内容及原理3.1实验原理电涡流式传感器由平面线圈和金属涡流片组成，当线圈中通以高频交变电流后，与其平行的金属片上产生电涡流，电涡流的大小影响线圈的阻抗Z，而涡流的大小与金属涡流片的电阻率、导磁率、厚度、温度以及与线圈的距离X有关。
当平面线圈、被测体(涡流片)、激励源已确定，并保持环境温度不变，阻抗Z只与X距离有关。
将阻抗变化经涡流变换器变换成电压V输出，则输出电压是距离X的单值函数。
3.2实验内容1、利用所需部件，连接一个利用电涡流位移传感器测量位移的测试系统。
2、掌握实验原理，列出实验步骤。
3、根据实验步骤进行测量。
4、记录测量数据，最少测5组数据。
5、根据数据描出实验曲线。
6、计算实验数据，得出电涡流位移传感器静态特性。
三、实验步骤1．安装好电涡流线圈和金属涡流片，注意两者必须保持平行。
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，用测微仪将电涡流线圈与涡流片分开一定距离，此时输出端有一电压值输出。
用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，信号频率约为1MHz。
3．用测微仪带动振动平台使平面线圈完全贴紧金属涡流片，此时涡流变换器输出电压为零。
涡流变换器中的振荡电路停振。
4．旋动测微仪使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，并用示波器观察变换器的高频振荡波形。
将V、X数据填入下表四、实验测试数据表格记录表1五、实验数据分析及处理1、非线性度：图一线性方程为y = -1.9757x - 1.5198表2非线性度%88.426.6277.0max 1==∆=FS y e 2、灵敏度-1.975S =∆3、重复性图二%63.026.604.0max ==∆=FS R y e4、迟滞%76.126.611.0e max ==∆=FS t y1正-2正 0 0.01 0.04 0.01 0.02 0.01 0.02 0.02 0.01 -0.01 1正-3正 -0.04 0 0.03 0.01 0.01 0 0.010.010 0 2正-3正-0.04-0.01-0.01-0.01-0.01-0.01 -0.01-0.010.011正-1反 0.09 0.06 0.06 0.08 0.1 0.07 0.07 0.07 0.07 0 2正-2反 0 0.04 0.01 0.07 0.07 0.06 0.05 0.04 0.05 0 3正-3反0.110.050.030.060.090.350.050.040.03六、实验结论与感悟 1、实验结论1实验结论 非线性度%88.426.63055.0max 1==∆=FS y e 灵敏度-1.9757S =∆ 重复性%63.026.604.0max ==∆=FS R y e迟滞%76.126.611.0e max ==∆=FS t y2实验心得在本次实验中，我了解了电涡流传感器的特性及工作原理，掌握了振荡频率与输出电压的关系，掌握了电涡流式传感器的静态标定方法。
位移测量实验报告
一、实验目的1. 熟悉位移测量原理及方法。
2. 掌握常用位移传感器的性能特点及应用。
3. 培养实际操作能力，提高实验技能。
二、实验原理位移测量是指测量物体在空间位置的变化。
根据测量原理，位移测量方法主要分为直接测量法和间接测量法。
直接测量法：直接测量物体在空间位置的变化，如尺测法、光电法等。
间接测量法：通过测量与位移相关的物理量来间接计算位移，如电涡流传感器、霍尔传感器、差动变压器等。
三、实验仪器1. 电涡流传感器2. 霍尔传感器3. 差动变压器4. 数字示波器5. 螺旋测微器6. 计算机7. 数据采集卡四、实验内容1. 电涡流传感器位移特性实验（1）实验目的：了解电涡流传感器的原理与应用，掌握电涡流传感器位移特性的测量方法。
（2）实验步骤：①将电涡流传感器固定在实验平台上，调整传感器与被测物体之间的距离。
②使用数字示波器观察传感器输出信号的波形。
③通过调整传感器与被测物体之间的距离，记录不同距离下的输出信号波形。
④分析电涡流传感器位移特性曲线。
2. 霍尔传感器位移特性实验（1）实验目的：了解霍尔传感器的原理与应用，掌握霍尔传感器位移特性的测量方法。
（2）实验步骤：①将霍尔传感器固定在实验平台上，调整传感器与被测物体之间的距离。
②使用数字示波器观察传感器输出信号的波形。
③通过调整传感器与被测物体之间的距离，记录不同距离下的输出信号波形。
④分析霍尔传感器位移特性曲线。
3. 差动变压器位移特性实验（1）实验目的：了解差动变压器的原理与应用，掌握差动变压器位移特性的测量方法。
（2）实验步骤：①将差动变压器固定在实验平台上，调整传感器与被测物体之间的距离。
②使用数字示波器观察传感器输出信号的波形。
③通过调整传感器与被测物体之间的距离，记录不同距离下的输出信号波形。
④分析差动变压器位移特性曲线。
五、实验结果与分析1. 电涡流传感器位移特性曲线：随着传感器与被测物体之间距离的增加，输出信号逐渐减小，呈线性关系。
电涡流传感器位移特性实验
电涡流传感器位移特性实验
实验目的：
研究电涡流传感器的位移特性。
实验原理：
电涡流传感器是利用电涡流现象进行测量的传感器。
当导体中存在变化的磁场时，就会形成涡流，导致导体表面电流密度分布不均匀，这种现象称为电涡流现象。
电涡流传感器是利用这种现象进行测量的。
电涡流传感器由一个固定的线圈和一个可动的导体组成，当可动导体相对于线圈发生位移时，会产生涡流，从而改变线圈的电阻值，进而得到位移信息。
实验器材：
电涡流传感器、信号放大器、信号采集器、示波器、位移台、自行设计的位移系统等。
实验步骤：
1. 将电涡流传感器固定在一定的位置上，接上信号放大器并连接示波器。
2. 在示波器上观察电涡流传感器输出信号的波形和大小。
3. 将电涡流传感器放置在位移台上，在不同的位移位置上对预期的位移系统进行移动操作。
4. 在每个位移位置上读取电涡流传感器输出信号的波形和大小。
5. 将实验数据进行处理和分析，得到电涡流传感器的位移特性曲线。
实验注意事项：
1. 实验过程中要注意调整信号放大器的增益和滤波器的带宽，以保证信号的质量。
2. 移动位移系统时要注意操作轻柔，避免对电涡流传感器和位移系统造成损坏。
3. 实验结束后要注意恢复实验现场和接线状态，并注意设备的安全。
电涡流特性实验
《传感器技术原理与应用》实验报告学院：专业：班级：成绩：姓名：学号：同组成员：实验地点：实验日期：指导教师：实验四电涡流特性实验一、实验目的1、研究不同材质对电涡流测位移的影响。
2、研究材料的面积对电涡流测位移的影响。
二、基本原理涡流效应与金属导体本身的电阻率和磁导率有误，因此，不同的材料就会有不同的性能。
电涡流传感器在实际应用中，由于被测体的形状，大小不同会导致被测体上涡流效应不充分，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、实验结果记录根据实验目的的不同，当研究不同材质对电涡流测位移的影响时，将实验分为三种材质，铁、铜、铝。
当研究材料的面积对电涡流测位移的影响时，将分为铝和铝快。
所以有四组数据。
其中，用铁片对电涡流实验位移影响数据为表1，用铜片对电涡流实验位移影响数据为表2，用铝片对电涡流实验位移影响数据为表3，用铝块对电涡流实验位移影响数据为表4。
表1 铁片对电涡流位移影响数据位移（mm）0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 电压（mv) 0 0 0 0 0 0.54 0.96 1.28 1.57 1.83 2.09 2.33 位移（mm） 2.4 2.6 2.8 3 3.2 3.4 3.6 3.8 4 4.2 4.4 4.6 电压（mv) 2.56 2.78 2.99 3.18 3.36 3.54 3.7 3.84 3.99 4.11 4.24 4.35 位移（mm） 4.8 5 5.2 5.4 5.6 5.8 6 6.2 6.4 6.6 6.8 7 电压（mv) 4.46 4.56 4.65 4.73 4.81 4.88 4.95 5.01 5.07 5.12 5.17 5.22 位移（mm）7.2 7.4 7.6 7.8 8 8.2 8.4 8.6电压（mv) 5.26 5.29 5.33 5.36 5.39 5.42 5.45 5.47表2 铜片对电涡流位移影响数据位移（mm）0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 电压（mv) 2.32 2.52 2.86 3.18 3.44 3.69 3.91 4.1 4.28 4.43 4.57 4.69 位移（mm） 2.4 2.6 2.8 3 3.2 3.4 3.6 3.8 4 4.2 4.4 4.6 电压（mv) 4.8 4.9 4.99 5.06 5.14 5.2 5.26 5.31 5.35 5.39 5.43 5.47 位移（mm） 4.8 5 5.2 5.4 5.6 5.8 6 6.2 6.4 6.6 6.8 7 电压（mv) 5.5 5.52 5.55 5.57 5.59 5.61 5.63 5.65 5.66 5.68 5.69 5.7 位移（mm）7.2 7.4 7.6 7.8 8 8.2 8.4 8.6电压（mv) 5.71 5.72 5.73 5.74 5.75 5.76 5.76 5.77表3 铝片对电涡流位移影响数据位移（mm）0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 电压（mv) 2.48 2.57 2.88 3.2 3.49 3.73 3.96 4.16 4.33 4.49 4.62 4.74 位移（mm） 2.4 2.6 2.8 3 3.2 3.4 3.6 3.8 4 4.2 4.4 4.6 电压（mv) 4.85 4.95 5.03 5.11 5.17 5.24 5.29 5.34 5.38 5.42 5.46 5.49 位移（mm） 4.8 5 5.2 5.4 5.6 5.8 6 6.2 6.4 6.6 6.8 7 电压（mv) 5.52 5.55 5.58 5.6 5.62 5.64 5.66 5.67 5.69 5.7 5.71 5.72 位移（mm）7.2 7.4 7.6 7.8 8 8.2 8.4 8.6电压（mv) 5.73 5.75 5.76 5.77 5.8 5.82 5.84 5.85表4 铝块对电涡流位移影响数据位移（mm）0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 电压（mv) 3.36 3.38 3.68 3.96 4.2 4.4 4.6 4.75 4.9 5.02 5.13 5.22 位移（mm） 2.4 2.6 2.8 3 3.2 3.4 3.6 3.8 4 4.2 4.4 4.6 电压（mv) 5.3 5.38 5.44 5.5 5.55 5.59 5.63 5.66 5.69 5.72 5.74 5.77 位移（mm） 4.8 5 5.2 5.4 5.6 5.8 6 6.2 6.4 6.6 6.8 7 电压（mv) 5.79 5.81 5.82 5.83 5.85 5.86 5.87 5.88 5.89 5.89 5.9 5.91 位移（mm）7.2 7.4 7.6 7.8 8 8.2 8.4 8.6电压（mv) 5.91 5.92 5.92 5.92 5.93 5.93 5.93 5.93四、实验结果分析根据实验数据画得铁片对电涡流位移影响折线图如图1。
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电涡流传感器位移特性实验 实验报告
专业： _____________ 机械工程 班级： 机械7班 学号： 2201507003 姓名： 牛嘉彬
2015年11月20日.、八 、- 一•刖言
长度是测量中最常见的物理量之一，我们经常要通过判断物体的位移量来判断物体的状 态变化。除此之外，不少非位移变化量也是通过传感器内部器件相对位移来测量计算得出的。 位移传感器又称为线性传感器， 是一种属于金属感应的线性器件， 传感器的作用是把各种被 测物理量转换为电量。在生产过程中，位移的测量一般分为测量实物尺寸和机械位移两种。 按被测变量变换的形式不同，位移传感器可分为模拟式和数字式两种。 模拟式又可分为物性 型和结构型两种。常用位移传感器以模拟式结构型居多， 包括电位器式位移传感器、电感式 位移传感器、自整角机、电容式位移传感器、电涡流式位移传感器、霍尔式位移传感器等。 数字式位移传感器的一个重要优点是便于将信号直接送入计算机系统。这种传感器发展迅 速，应用日益广泛。 电涡流传感器能静态和动态地非接触、 高线性度、高分辨力地测量被测金属导体距探头 表面距离。作为一种非接触的线性化计量工具，它能准确测量被测体（必须是金属导体）与 探头端面之间静态和动态的相对位移变化。 在高速旋转机械和往复式运动机械状态分析， 振 动研究、分析测量中，对非接触的高精度振动、位移信号，能连续准确地采集到转子振动状 态的多种参数。如轴的径向振动、振幅以及轴向位置。电涡流传感器以其长期工作可靠性好、 测量范围宽、灵敏度高、分辨率高等优点，在大型旋转机械状态的在线监测与故障诊断中得 到广泛应用。因此我们需要来了解电涡流传感器的相关特性。 二.实验目的 了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。 三•电涡流传感器的工作原理 电涡流式传感器是一种建立在涡流效应原理上的传感器。 电涡流式传感器由传感器线圈 和被测物体（导电体一金属涡流片）组成，如图 1所示。根据电磁感应原理，当传感器线圈 （一个扁平线圈）通以交变电流（频率较高，一般为 1MHz〜2MHz ） I1时，线圈周围空间 会产生交变磁场 H1，当线圈平面靠近某一导体面时，由于线圈磁通链穿过导体，使导体的 表面层感应出呈旋涡状自行闭合的电流 I2，而I2所形成的磁通链又穿过传感器线圈，这样 线圈与涡流“线圈”形成了有一定耦合的互感，最终原线圈反馈一等效电感，从而导致传感 器线圈的阻抗 Z发生变化。我们可以把被测导体上形成的电涡等效成一个短路环，这样就 为传感器线
图1
电涡流传感器原理图 圈的电阻和电感。短路环可以认为是一匝短路线圈， 间存在一个互感 M它随线圈与导体间距的减小而增大。 根据等效电路可列出电路方程组:
R］妇十丿血6妇-j泌f f］二0
厶 厶=U2
图.2电涡流传感器等效电路图 其电阻为 R2、电感为L2。线圈与导体 通过解方程组，可得11、12。因此传感器线圈的复阻抗为: 线圈的等效电感为: 线圈的等效Q值为： Q= Q0{[1-( L 2® 2M 2)/( L 1 Z 22)] /[ 1+(R2 co 2M 2)/( R1 Z 22) : }
式中：Q0 —无涡流影响下线圈的Q值， Q0=oL 1/R1; Z 22— 金属导体中产生电涡流部分的阻抗，Z 22= R22+o 2L22
。
由式Z、L和式Q可以看出，线圈与金属导体系统的阻抗 Z、电感L和品质因数Q值都 是该系统互感系数平方的函数， 而从麦克斯韦互感系数的基本公式出发， 可得互感系数是线 圈与金属导体间距离 x(H)的非线性函数。因此 Z、L、Q均是x的非线性函数。虽然它整个 函数是一非线性的，其函数特征为"S"型曲线，但可以选取它近似为线性的一段。 其实Z、L、 Q的变化与导体的电导率、磁导率、 几何形状、线圈的几何参数、激励电流频率以及线圈到
被测导体间的距离有关。 如果控制上述参数中的一个参数改变， 而其余参数不变，则阻抗就 成为这个变化参数的单值函数。 当电涡流线圈、金属涡流片以及激励源确定后， 并保持环境 温度不变，则只与距离 x有关。于此，通过传感器的调理电路(前置器)处理，将线圈阻抗 Z、L、Q的变化转化成电压或电流的变化输出。 输出信号的大小随探头到被测体表面之间的 间距而变化，电涡流传感器就是根据这一原理实现对金属物体的位移、振动等参数的测量。 为实现电涡流位移测量，必须有一个专用的测量电路。这一测量电路(称之为前置器， 也称电涡流变换器)应包括具有一定频率的稳定的震荡器和一个检波电路等。 电涡流传感器 位移测量实验框图如图 3所示：
图3电涡流位移特性实验框图 根据电涡流传感器的基本原理， 将传感器与被测体间的距离变换为传感器的 Q值、等效 阻抗Z和等效电感L三个参数，用相应的测量电路(前置器)来测量。 本实验的涡流变换器为变频调幅式测量电路，电路原理与面板如图
十』 & +(必) 耐 +(%)
4所示。 图4电涡流变换器原理图与面板图 电路组成：⑴Q1、C1、C2、C3组成电容三点式振荡器，产生频率为 波信号。电涡流传感器接在振荡回路中， 传感器线圈是振荡回路的一个电感元件。 用是将位移变化引起的振荡回路的 Q值变化转换成高频载波信号的幅值变化。 C6组成了由二极管和 LC形成的n形滤波的检波器。
器检测到的低频信号取出来。⑶ Q2组成射极跟随器。 以获得尽可能大的不失真输出的幅度值。 电涡流传感器是通过传感器端部线圈与被测物体
1MHz左右的正弦载
振荡器作 ⑵ D1、C5 L2、 检波器的作用是将高频调幅信号中传感 射极跟随器的作用是输入、输出匹配
（导电体）间的间隙变化来测物体的振 动相对位移量和静位移的， 它与被测物之间没有直接的机械接触， 具有很宽的使用频率范围 （从0〜10Hz）。当无被测导体时，振荡器回路谐振于f0 ,传感器端部线圈 Q0为定值且最高， 对应的检波输出电压 Vo最大。当被测导体接近传感器线圈时，线圈 Q值发生变，振荡器的 谐振频率发生变化，谐振曲线变得平坦，检波出的幅值 Vo变小。Vo变化反映了位移x的变 化。电涡流传感器在位移、振动、转速、探伤、厚度测量上得到应用。 四•实验准备器材
机头中的振动台、测微头、电涡流传感器、被测体（铁圆片）；显示面板中的F/ V表（或 电压表）；调理电路面板传感器输出单元中的电涡流、调理电路面板中的涡流变换器 五•实验步骤 1、 调节测微头初始位置的刻度值为 调整电涡流传感器高
图5 电涡流传感 器位移特性实验接线示 意图 2、 将电压表（F/ V
表）量程切换开关切换 到20V档，检查接线无 误后合
上主、副电源开 关（在涡流变换器输入 端可接示波器观测振荡 波形），记下电压表读 数，然后逆时针调节测 微头微分筒每隔 0.1mm 读一个数，直到输出 Vo 变化很小为止并将数据 列入表1 表1电涡流传感器 位移X与输出电压数据
5mm处，松开电涡流传感器的安装轴套紧固螺钉，
度与电涡流检测片相帖时拧紧轴套紧固螺钉并按图 5示意接线。 11 ------------------------------------------------------------ 1
Q a/ I头 I局 隅 I图 H II II II II II II II II H II ii JL F冉麦 舷莉
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电财
-o- 谨 理I
电I
路| 面I X( mr) 7.2 7.1 7.0 6.9 6.8 6.7 6.6 6.5 6.4 6.3
Vo(V) 0 -0.24 -0.37 -0.52 -0.69 -0.79 -0.95 -1.05 -1.18 -1.33 Vo(V) 0 -0.24 -0.37 -0.53 -0.68 -0.79 -0.97 -1.06 -1.20 -1.33 根据表1数据作出V-X实验曲线。在实验曲线上截取线性较好的区域作为传感器的位 移量程计算灵敏度和线性度（可用最小二乘法或其它拟合直线） 。实验完毕，关闭所有电源。 六•数据分析 Matlab使用GUI编辑 m文件如下:
fun cti on varargout = ni he_gui(vararg in) %NIHE_GUI M-file for n ihe_gui.fig % NIHE_GUI, by itself, creates a new NIHE_GUI or raises the exist ing
% sin glet on* % % H = NIHE_GUI returns the han dle to a new NIHE_GUI or the han dle to % the existi ng sin glet on* % % NIHE_GUI('Property','Value',...) creates a new NIHE_ _GUI using the % give n property value pairs. Un recog ni zed properties are passed via % varargin to n ihe_gui_Ope nin gFc n. This calli ng syn tax produces a % warning whe n there is an existi ng sin glet on* % % NIHE_GUI('CALLBACK') and NIHE_GUI('CALLBACK',hObject,...) call the % local fun ction named CALLBACK in NIHE_GUI.M with the give n in put % argume nts. % % *See GUI Opti ons on GUIDE's Tools me nu. Choose "GUI allows only one % in sta nee to run (sin glet on)". % % See also: GUIDE, GUIDATA, GUIHANDLES
% Edit the above text to modify the resp onse to help ni he_gui % Last Modified by GUIDE v2.5 14-Dec-2015 19:05:47 % Begin initialization code - DO NOT EDIT gui_S in glet on = 1;
gui_State = struct( 'gui_Name' , mfile name, ...