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电涡流传感器系列实验 实验一：电涡流传感器的静态标定 摘要： 电涡流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， 在与其平行的金属片上感应产生电涡流， 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）、激励源确定，并保持环境温度不变，阻抗 Z 只与距离 X 有关， 将阻抗变化转为电压信号 V 输出，则输出电压是距离 X的单值函数。 ① 1 实验目的 了解电涡流式传感器的原理及工作性能 2 实验所用仪器设备 涡流变换器、 F/V 表、测微头、铁测片、涡流传感器、示波器、振 动平台、主副电源② 3 实验原理 通以高频电流的线圈产生磁场， 当有导体接近时， 因导电体涡流效 应产生涡流损耗，而涡流损耗与导电体的材料以及和线圈的距离有 关，因此可以进行位移测量。② 4 实验步骤 （ 1） 装载好传感器 （2） 连接电路，电压表置于 20V 档，开启主副电源 （3） 用示波器观察涡流变换器的输入端波形 （4） 调节传感器的高度值，改变高度，记下示波器及电压表的示数 5 实验结果与分析 (1) 涡流变换器输入端的波形为正弦波，示波器的时基为μ s/cm (2) 改变传感器的高度值，记录电压表示数，记录如下表 X(mm) Vp-p(v) V(v) V—X 曲线如下图所示 V( -3.95 -4 -4.05 -4.1 -4.15 -4.2 -4.25 -4.3 -4.35 V-X曲线 15.450 15.550 15.650 15.750 15.850 15.950 16.050 16.150 X(mm) 由曲线，我们可以得到灵敏度为 K==mm，由此可以看到涡流传感器灵 敏度高，分辨力高。 6 实验心得与建议 该涡流传感器测量灵敏度高，分辨力高，线性度也很好，在涉及 到一些导体的位置、 位移等相关测量时， 使用涡流传感器可以很好的 实现不接触测量。 而且电涡流传感器利用的是涡流效应， 可以利用其 进行导体内部的一些性质。 7 思考 拓展 1：位移传感器的静态自动标定与实验研究 传感器作为自动控制系统和信息系统的关键器件其技术水平直 接影响自动化系统和信息系统的整体水平。 自动化技术水平越高对传 感器技术依赖程度越大，传感器产业以其技术含量高，渗透能力强， 经济效益好， 市场前景广等优点被公认为是国内外具有发展前途的高 技术产业，受到全社会的瞩目。全世界约有 40 个国家从事传感器器 件的研制生产和应用开发工作， 其中以日俄美等国实力较强， 他们创 建了化学量物理量生物量三大门类的传感器产业生产研发单位 5000 余家， 产品 20000 多种， 并且已对应用范围较广的产品进行了规模化 生产。 大型企业的年生产能力达到几千万只到几亿只。 我国已初步建 立了敏感元件和传感器产业， 但与发达国家还有很大差距。 全国已有 2000 多家单位从事传感器的研制生产和应用工作，目前我国正准备 执行十二五计划， 新型灵敏传感器也列入研究开发的重点， 预计到十 二五规划结束时期敏感元器件与传感器年总产量有望达 20 亿只。在 众多的传感器中电涡流位移传感器具有频率相应宽， 结构简单， 灵敏 度高，测量线性范围大，抗干扰能力强，以及非接触测量等优点。它 是以电磁感应原理为基础， 是通过对处于探头线圈形成的电磁场中的 被测体 （必须为金属导体） 及其周围空间区域列出麦克斯韦方程及边 界条件， 然后进行求解以确定探头线圈阻抗特性或感应电压的变化与 被测体各影响因素之间的关系， 它被广泛应用在国防工业医学航空航 天等众多领域是传感器家族中极为重要的一部分。大量电涡流传感 器每年被生产出来并投入使用， 却没有与之相配套的电涡流位移传感 器的自动标定装置，从 工作量上这无疑是一个巨大的人力资源和劳 动时间的浪费， 采用人工实验方法进行静态标定从操作上不满足便捷 性要求而所获得的结果又很难满足精确性要求， 所以工程应用急需电 涡流位移传感器静态标定装置的产生。 远东测振北京系统工程有限公 司是主要生产振动传感器的国有企业， 其中也大量生产各种型号的电 涡流