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电涡流位移传感器的原理及其静态标定方法

电涡流位移传感器的原理及其静态标定方法电涡流是20世纪70年代以后发展较快的一种新型传感器,它广泛的应用在位移震动检测、金属材质鉴别,无损探伤等技术领域。

实验目的:
了解电涡流位移传感器的结构和工作原理。

了解电涡流位移传感器的静态标定方法。

实验原理
结构:变间隙式是最常用的一种电涡流传感器形式,它的结构很简单,由一个扁平线圈固定在框架上构成。

线圈用高强度漆包铜线或银线绕成,用粘结剂粘在框架端部或是绕指在框架槽内。

线圈框架应采用损耗小、电性能好、热膨胀系数小的材料,常用高频陶瓷、聚四氟乙烯等。

由于激励频率较高,对所用的电缆和插头也要充分重视,一般使用专用的高频电缆和插头。

工作原理:在传感器线圈中通以高频电流,则在线圈中产生高频交变磁场。

当到点被测金属板接近线圈,并置于线圈的磁场范围内,交变磁场在金属板的表面层内产生感应电流,即电涡流。

电涡流又产生一个反向的磁场,减弱了线圈的原磁场,从而导致线圈的电感量、阻抗和品质因素发生变化,这些参数的变化与导体的几何形状、电导率、线圈的几何参数、电流的频率以及线圈与被测导体间的距离有关。

如果控制上述参数的变化,在其他条件不变的情况下,仅是线圈与金属板之间距离的单值函数,从而达到测量位移间隙的目的。

测量电路
当传感器接近被测导体时,损耗功率增大,回路失谐,输出电压相应变小。

这样,在一定范围内,输出电压幅值与间隙呈近似线性关系。

由于输出电压的频率始终恒定,因此称为定频幅式。

这种电路采用适应晶体振荡器,旨在获得高稳定度频率的高频激励信号,以保证
稳定的输出。

实验仪器与材料
电涡流位移传感器静态标定系统
Hz-8500探头前置器
8511型电涡流探头
电涡流传感器测量装置
高精度数字万用表。

实验内容:
实验一:被测金属板采用铝质板,测量U-x 关系曲线。

实验二:被测金属板仍采用铝质板,但直径较小,测量U-x 关系曲线。

实验三:被测金属板采用铁板,测量U-x 关系曲线。

5、实验数据:
实验一数据:
6、实验要求:
1、画出(实验一)中的U-x 关系曲线,确定传感器的线性工作范围计算传感器的灵敏度。

答:线性工作范围:由画出的U-X关系曲线可以看出其线性工作范围在0~13 灵敏度:(15.4-1.78)/13=1.048
(2)(实验二)中的输出电压增大说明直径较小的铝质板的电涡流效应大还是小?
答:直径较小的铝质板的电涡流效应更小
(3)(实验三)中的输出电压增大说明铁板比铝质板的电涡流效应大还是小?
答:铁板比铝质板的电涡流效更大
(4)在传感器与金属板之间加入纸、塑料等物,对测量电压输出有无影响?加入金属板后的情况如何?为什么?
答:加入纸张等没有影响,加入金属板后有影响,改变了磁场。

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