测试传感器实验报告.doc

实验二 电涡流传感器变换特性 实验目的 了解电涡流传感器的结构，工作原理及应用； 了解电涡流传感器调频电路的特点，测试电涡流传感器变换特性。 实验装置及原理： 实验装置如下 实验原理: 电涡流传感器是七十年代以后发展较快的一种新型传感器。它广泛应用在位移振动检测，金属材质鉴别，无损探伤等技术领域。 涡流传感器通常由扁平环形线圈组成。在线圈中通以高频电流，则在线圈中产生高频交变磁场。当导电金属板接近线圈时，交变磁场在板的表面层内产生感应电流即涡流。涡电流又产生一个反方向的磁场，从而减弱了线圈的原磁场，也就改变了原线圈的自感量L，阻抗Z及Q值。线圈上述参数的变化在其它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。 实验中采用测量线圈自感量L的调频电路，即把线圈作为谐振回路的一个电感元件。当线圈与金属板之间距离h发生变化时，谐振回路的频率f也发生变化，再用鉴频器将频率变化转换成电压变化输出。其中调频，调幅线路如下图 实验内容及步骤 测量前置器输出频率f与距离h之间的关系；输出电压v与距离h之间的关系 被测金属板先采用45#钢，转动微调机构或千分尺使金属板与传感器端面接触即h=0，记下相应的输出信号频率，然后改变h并记下相应的输出频率f的数值‘改变h并记下相应的输出电压值 换上铝板重复1的步骤 数据处理： 数据表格如下：（此处距离为从远处靠近铝板的长度） 铝板 钢板 距离/μm 频率/KHZ 电压/mv 距离/μm 频率/KHZ 电压 0 2777.7 384 0 2666 64 200 2738.5 396 100 2654 122 400 2704.1 408 200 2643.3 154 600 2674.3 412 300 2633.2 182 800 2649.5 418 400 2624.1 204 1000 2628.2 422 500 2615.6 218 1200 2611.7 426 600 2607.8 235 1400 2597.3 428 700 2600.4 246 1600 2584.2 428 800 2593.7 260 1800 257302 428 900 2587.7 272 2000 2563.9 428 1000 2582.2 284 2200 2556 428 1100 2577.2 288 2400 2548.7 428 1200 2572.3 296 2600 2542.6 428 1300 2567.6 306 2800 2536.9 428 1400 2563.5 314 3000 2532.2 426 1500 2559.5 319 3200 2528 428 1600 2555.9 324 3400 2524.2 428 1700 2552.3 332 3600 2520.8 426 1800 2549 334 3800 2517.8 426 1900 2546 340 对于铝板而言： 对于钢板而言 结论及误差分析： 由图可知输出振动的频率随着探头与板距离的减小而降低。这两个量之间可以建立单值对应的关系。由输出频率可以得出探头与板之间的距离。 对于钢板和铝板，输出电压随着探头与板距离的减小而减小。具体原因为等效电感的大小随着减小，谐振频率随之减小。 对于铝板来说，其频率变化的幅值大小比钢板敏感，这与材料的是否为磁性材料相关。 根据实际测得的结果，铝板的电涡流传感器的测距范围为0-0.6mm，钢板电涡流传感器的测距范围为0-0.5mm 误差分析可知，实验中用钢尺测量距离，读数误差和测量误差都很大。且手握金属板无法保证完全静止，也会带来误差。另外频率计的读数也存在一定的误差。 思考题 前置器是如何产生高频振荡电压的？振荡频率主要是由哪些元件决定的？传感器到前置器之间的电缆为2米，如增长1米，会有什么影响？ 答： 涡流传感器线圈中通有高频电流，产生了高频交变磁场。当导电金属板接近线圈时，交变磁场在板的表面层产生感应电流即涡流。涡流又产生一个反方向的磁场，从而减弱了线圈的原磁场，也就改变了原线圈的自感L、阻抗Z及Q值。线圈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。实验中采用了线圈自感L的调频电路，即把线圈作为谐振回路的一个电感元件。当线圈与金属板的距离h发生变化时，线圈自感L发生变化，谐振回路的频率f发生变化。再用鉴频器将频率变化转换为高频振荡电压输出。谐振频率，主要由涡流传感器中线圈的自感L和电容C决定。 前置器的结构如下图所示。大概可以分为两级：左边框内（包括传感器）是一个三 点式振荡电路，是产生高频振荡的核心部分，而右边框内电路是一个源极跟随器。 高频振荡电压由三点式振荡电路产生，通过