电涡流传感器特性研究与应用实验

电涡流传感器特性研究与应用实验

实验五   电涡流传感器特性研究与应用实验

一、实验目的：
1.了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。
2.了解不同被测体材料对电涡流传感器性能影响。
3.了解电涡流传感器在实际应用中其位移特性与被测体的形状和尺寸有关。
二、需用器件与单元：
电涡流传感器实验模板、电涡流传感器、直流电源、数显单元、测微头、铜、铝和铁圆片、不同面积的铝被测体。电涡流传感器、低频振荡器、振动源单元、检波、滤波模块、示波器。
三、实验步骤：

图5－１  电涡流传感器安装示意图
1、根据图5－１安装电涡流传感器。
2、观察传感器结构，这是一个扁平的绕线圈。
3、将电涡流传感器输出线接入实验模板上标有Ｌ的两端插孔中作为振荡器的一个元件（传感器屏蔽层接地）。
4、在测微头端部装上铁质金属圆片，作为电涡流传感器的被测体。
5、将实验模板输出端V0与数显单元输入端Vi相接。数显表量程切换开关选择电压20V档。

图5－２  电涡流传感器位移实验接线图
6、用连接导线从主控台接入＋15V直流电源到模板上标有+15V的插孔中。
7、使测微头与传感器线圈端部接触，开启主控箱电源开关，记下数显表读数，然后每隔0.2mm读一个数，直到输出几乎不变为止。将结果列入表5-1。
8、根据表5-1数据，画出V-X曲线，根据曲线找出线性区域及进行正、负位移测量时的最佳工作点，试计算量程为1mm、3mm及5mm时的灵敏度和线性度（可以用端基法或其它拟合直线）。
9、将原铁圆片换成铝和铜圆片。
10、重复实验步骤(7)，进行被测体为铝圆片和铜圆片时的位移特性测试，分别记入表5-2和表5-3。
11、根据表5-2和表5-3分别计算量程为1mm和３mm时的灵敏度和非线性误差（线性度）。  
12、对上面表格1、2、3实验所得结果进行比较和分析。当被测体为非金属材料，如何利用电涡流传感器进行测试？
13、传感器安装见图5-1与前面静态特性实验相同。
14、按照测静态特性实验要求连接好测量线路。
15、在测微头上分别用两种不同的被测铝（小圆盘、小圆柱体）进行电涡流位移特性测定，分别记入表5-4。
16、根据表5-4数据计算目前范围内二种被测体1号、2号的灵敏度、并说明理由。
现有一个直径为10mm的电涡流传感器，需对一个轴直径为8mm的振动进行测量？试说明具体的测试方法与操作步骤。
17、根据图2-4安装电涡流传感器。注意传感器端面与被测体振动台面（为铝材料）之间的安装距离为线性区域内（利用铝材料线性范围）。将电涡流传感器两端插入实验模板标有L的两端插孔中，屏蔽层接地，实验模板输出端接示波器一个通道，接入15V电源。
18、将低频振荡信号接入振动源中的低频输入插孔，一般应避开梁的自振频率，将振荡频率设置在6～12HZ之间。
19、低频振荡器幅度旋钮初始为零，慢慢增大幅度，但振动台面振动时与传感器端面不应碰撞。
20、用示波器观察电涡流实验模板输出端VＯ波形，调节传感器安装支架高度，读取正弦波形失真最小时的电压峰－峰值。
21、保持振动台的振动频率不变，改变振动幅度可测出相应的传感器输出电压峰－峰值。
四、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的量程应如何设计传感器？
2、用电涡流传感器进行非接触位移测量时，如何根据量程使用选用传感器。
3、当被测体为非金属材料，如何利用电涡流传感器进行测试？
4、目前现有一个直径为10mm的电涡流传感器，需对一个轴直径为8mm的振动进行测量？试说明具体的测试方法与操作步骤。
5、电涡流传感器动态响应好可以测高频振动的物体，电涡流传感器的可测高频上限受什么限制？
6、有一个振动频率为10K的被测体需要测其振动参数，你是选用压电式传感器还是电涡流传感器或认为两者均可？
7、能否用本系统数显表头，显示振动幅值？还需要添加什么单元，如何实行？
8、请画出利用电涡流传感器实现测转速（或称重）的安装示意图，并简述其工作原理。