5 电涡流传感器特性实验

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5 电涡流传感器特性实验

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。 了解不同的被测体材料对电涡流传感器性能的影响。 了解电涡流传感器位移特性与被测体的形状和尺寸有关。

二、需用器件与单元

主机头静态位移安装架、电涡流传感器、端面积不同的两个铝质被测体、被测体(铁圆片、铜圆片、铝圆片)、测微头、主板F/V表、涡流变换器、示波器。

三、相关单元简介

涡流变换器电路原理与面板如图1所示。电路组成：

⑴ Q8-1、C8-1、C8-2、C8-3组成电容三点式振荡器，产生频率约为1MHz的正弦载波信号。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。振荡器的作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。

⑵ D8-1、C8-5、L8-2、C8-6组成了由二极管和LC形成的π形滤波的检波器。检波器的作用是将高频调幅信号中传感器检测到的低频信号取出来。

⑶ Q8-2组成射极跟随器。射极跟随器的作用是输入、输出匹配以获得尽可能大的不失真输出的幅度值。

图1 涡流变换器电路原理与面板

四、预习思考题

1. 什么是涡流效应？涡流传感器测量位移、材质、面积的原理是什么？

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2. 本实验中用到的涡流变换器属于什么类型的转换电路？简述其随着位移的变化输出变化的原理。

五、实验步骤

1. 观察传感器结构，这是一个平绕线圈。调节测微头初始位置的刻度值为5mm处，按图2安装测微头、被测体(铁圆片)、电涡流传感器（注意安装顺序：先将测微头的安装套插入安装架的安装孔内，再将被测体(铁圆片)套在测微头的测杆上；其次在安装架上固定好电涡流传感器；最后平移测微头安装套使被测体与传感器端面相贴时拧紧测微头安装孔的紧固螺钉）并按图2接线。

2. 将F/V表的量程切换开关转到20V档，检查接线无误后将涡流变换器的电源开关拨到“开”位置，开启主电源开关，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变化很小时为止并将数据列入表1。（在输入端可接示波器观测振荡波形）

3. 被测体材质对电涡流传感器特性影响

将被测体由铁圆片分别换成铜圆片、铝圆片，重复步骤1、步骤2，分别将实验数据列入表2、表3。

4. 被测体面积大小对电涡流传感器特性影响

将被测体由大面积的铝圆片换成小面积的铝圆片，重复步骤1、步骤2，将实验数据列入表3。

图2 电涡流传感器安装、按线示意图

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六、实验数据

表1 被测体为铁圆片时位移与输出电压（0.1mm位移间隔）

X (mm) Vo (V) 表2 被测体为铜圆片时位移与输出电压（0.1mm位移间隔）

X (mm) Vo (V) 表3 被测体为不同面积的铝圆片时位移与输出电压（0.1mm位移间隔）

X (mm) 大面积 小面积 根据各表数据，画出V-X曲线，根据曲线找出线性区域。试分别计算灵敏度和线性度（最小二乘法拟合直线）并进行比较。

七、思考题

1. 本次实验所用的方法是高频反射式还是低频透射式？为什么？

2. 如果要测量金属材料不同的厚度，系统该如何搭建？

项目 得分

预习 实验数据 数据分析 思考题 合计