傳感器與檢測(cè)技術(shù)第二次實(shí)驗(yàn)-文庫(kù)吧
2025-09-15 09:16 本頁(yè)面
【正文】 實(shí)驗(yàn) 十二電渦流傳感器位移實(shí)驗(yàn) 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解電渦流傳感器測(cè)量位移的工作原理和特性。 二、 基本原理 通過(guò)交變電流的線圈產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，當(dāng)金屬體處在交變磁場(chǎng)時(shí)，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，金屬體內(nèi)產(chǎn)生電流，該電流在金屬體內(nèi)自行閉合，并呈旋渦狀，故稱為渦流。渦流的大小與金屬導(dǎo)體的電阻率、導(dǎo)磁率、厚度、線圈激磁電流頻率及線圈與金屬體表面的距離 x 等參數(shù)有關(guān)。 電渦流的產(chǎn)生必然要消耗一部分磁場(chǎng)能量，從而改變激磁線圈阻抗，渦流傳感器就是基于這種渦流效應(yīng)制成的。電渦流工作在非接觸狀態(tài) (線圈與金屬體表面不接觸 )，當(dāng)線圈與金屬體表面的距離 x 以外的所有參數(shù)一定時(shí)可以進(jìn)行位移測(cè)量。 三、 實(shí)驗(yàn)器材 主機(jī)箱、電渦流傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、電渦流傳感器 、測(cè)微頭、被測(cè)體 (鐵圓片 )。 四、 實(shí)驗(yàn)步驟 觀察傳感器結(jié)構(gòu)，這是一個(gè)平繞線圈。調(diào)節(jié)測(cè)微頭的微分筒，使微分筒的 0 刻度值與軸套上的 5mm 刻度值對(duì)準(zhǔn)。根據(jù)圖 224 安裝測(cè)微頭、被測(cè)體、電渦流傳感器（注意安裝順序：先將測(cè)微頭的安裝套插入安裝架的安裝孔內(nèi)，再將被測(cè)體鐵圓片套在測(cè)微頭的測(cè)桿上；然后在支架上安裝好電渦流傳感器；最后平移測(cè)微頭安裝套使被測(cè)體與傳感器端面想貼并擰緊測(cè)微頭安裝孔的緊固螺釘） 。 調(diào)節(jié)測(cè)微頭使被測(cè)體與傳感器端部接觸，將電壓表顯示選擇開(kāi)關(guān)切換到 20V 擋，檢查接線無(wú)誤后開(kāi)啟主機(jī)箱電源開(kāi)關(guān)，記下電壓表讀數(shù)，然后逆時(shí)針調(diào)節(jié)測(cè)微頭微分筒，每隔 讀一個(gè)數(shù)，直到輸出幾乎不變?yōu)橹?。將?shù)據(jù)列入表 格 畫(huà)出 VX 曲線，根據(jù)曲線找出線性區(qū)域及正、負(fù)位移測(cè)量時(shí)的最佳工作點(diǎn)（即曲線線性段的中點(diǎn)）。試計(jì)算測(cè)量范圍為 1mm 與 3mm 時(shí)的靈敏度和非線性度（可以用端點(diǎn)法或其他擬合直線）。 五、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與分析 電渦流傳感器位移與相應(yīng)電壓值： X(mm) 0 V(v) 0 0 0 0 0 0 X(mm) V(v) X(mm) V(v) X(mm) 8 9 10 11 12 13 V(v) X(mm) 14 15 V(v) X(mm) 19 20 V(v) X(mm) 21 V(v) 0 5 10 15 20 250123456789位移 / m m電壓/v電壓與位移關(guān)系曲線 從圖中可以看出位移在 6mm~11mm 之間為線性區(qū)域，最佳工作點(diǎn)為位移為 時(shí)曲線上的點(diǎn)。 利用擬合法求靈敏度和非線性度： 由于量程為線性范圍，因此把 6mm 處作為測(cè)量范圍的起點(diǎn)。 測(cè)量范圍 1mm： 曲線擬合如下圖： 6 6 . 1 6 . 2 6 . 3 6 . 4 6 . 5 6 . 6 6 . 7 6 . 8 6 . 9 70 . 811 . 21 . 41 . 61 . 82位移 / m m電壓/V電壓與位移的關(guān)系 靈敏度： 1VV?? ， 1X mm?? 所以 / 1 /S V X V m m? ? ? ? 非線性誤差： m a x 0 .0 1 0 5 , 1FSy V y V? ? ? 所以 m a x 10 0% 5%FSyy? ?? ? ? 測(cè)量范圍 3mm： 曲線擬合如下圖： 6 6 . 5 7 7 . 5 8 8 . 5 90 . 511 . 522 . 533 . 544 . 5位移 / m m電壓/V電壓與位移的關(guān)系 靈敏度： ?? ， 3X mm?? 所以 / 1 .0 8 /S U X V m m? ? ? ?。 非線性誤差： m a x 0 .0 5 0 0 , 3 .2 4FSy V y V? ? ? 所以 m a x / 10 0% 4%Fsyy? ?? ? ? 六、 思考題 電渦流傳感器的量程與哪些因素有關(guān)，如果需要測(cè)量 177。 5mm 的量程應(yīng)如何設(shè)計(jì)傳感器？ 答 ：電渦流傳感器的量程就是傳感器的線性范圍，它受到線圈半徑。被測(cè)體的性質(zhì)及形狀和厚度等因素影響。 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： 要保證所測(cè)量的位移在所選的傳感器量程范圍內(nèi)。 實(shí)驗(yàn) 十四電渦流傳感器振動(dòng)測(cè)量實(shí)驗(yàn) 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解電渦流傳感器測(cè)量振動(dòng)的原理和方法。 二、 基本原理 通過(guò)交變電流的線圈產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，當(dāng)金屬體處在交變磁場(chǎng)時(shí)，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，金屬體內(nèi)產(chǎn)生電流，該電流在金屬體內(nèi)自行閉合，并呈旋渦狀，故稱為渦流。渦流的大小與金屬導(dǎo)體的電阻率、導(dǎo)磁率、厚度、線圈激磁電流頻率及線圈與金屬體表面的距離ｘ等參數(shù)有關(guān)。電渦流的產(chǎn)生必然要消耗一部分磁場(chǎng)能量，從而改變激磁線圈阻抗，渦流傳感器就是基于這種渦流效應(yīng)制成的。電渦流工作在非接觸狀態(tài) (線圈與金屬體表面不接觸 )，當(dāng)線圈與金屬體表面的距離ｘ以外的所有參數(shù)一定時(shí)可以進(jìn)行位移測(cè)量。 三、 實(shí)驗(yàn)器材 主機(jī)箱、電渦流傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０濉㈦姕u流傳感器 、測(cè)微頭、被測(cè)體 (鐵圓片 )。 四、 實(shí)驗(yàn)步驟 根據(jù)示意圖安裝電渦流傳感器。 逆時(shí)針轉(zhuǎn)出壓緊螺母，裝上傳感器安裝支架再順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)壓緊螺母并接線。 將主機(jī)箱中的低頻振蕩器幅度旋鈕逆時(shí)針轉(zhuǎn)到底，檢查接線無(wú)誤后，合上主機(jī)箱電源開(kāi)關(guān)。 調(diào)節(jié)振動(dòng)源中的傳感器升降桿，使主機(jī)箱中的電壓表顯示為：實(shí)驗(yàn)十三中鋁圓片材料特性曲線的線性中點(diǎn)位置時(shí)的電壓值。擰緊鎖緊螺母。 順時(shí)針慢慢調(diào)節(jié)低頻振蕩器幅度旋鈕，使振蕩器輸出電壓峰峰值為 2V。 調(diào)節(jié)低頻振蕩器振動(dòng)頻率為 3~25Hz 之間變化，頻率每增加 2Hz，記錄低通濾波器輸出
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