电涡流位移传感器.docVIP

燕山大学 课 程 设 计 说 明 书 题目：电涡流位移传感器设计 学院（系）： 电气工程系 年级专业： 14级工业仪表1班 学 号： 131203021060 学生姓名： 韩升升 指导教师： 程淑红 教师职称： 副教授 燕山大学课程设计（论文）任务书 院（系）：电气工程学院 基层教学单位：电子实验中心 学 号 学生姓名 专业（班级） 设计题目 电涡流位移传感器设计 设 计 技 术 参 数 工 作 计 划 答辩并写好任务书 画出电路图和探头部分结构图 参 考 资 料 【1】贾伯年 传感器技术 东南大学出版社 2007 【2】林志琦 信号发生电路原理与实用设计 人民邮电出版社 2010 【3】Arthur B.Williams 著 宁彦卿 译 电子滤波器设计 科学技术出版社 2008 指导教师签字 基层教学单位主任签字 说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。 年 月 日 目录 TOC \o 1-3 \h \z \u 摘要…………………………………………………………………4 电涡流位移传感器设计……………………………………………5 一、总体设计方案……………………………………………5 二、电涡流传感器的基本原理………………………………6 2.1 电涡流传感器工作原理……………………………6 2.2 电涡流传感器等效电路分析………………………6 2.3 电涡流传感器测量电路原理………………………8 三、实验数据……………………………………………… 13 3.1 电涡流透射式…………………………………… 13 3.2 电涡流反射式…………………………………… 14 个人小结……………………………………………………17 参考文献……………………………………………………17 摘要 随着现代测量、控制盒自动化技术的发展，传感器技术越来越受到人们的重视。特别是近年来，由于科学技术的发展及生态平衡的需要，传感器在各个领域的作用也日益显著。传感器技术的应用在许多个发达国家中，已经得到普遍重视。在工程中所要测量的参数大多数为非电量，促使人们用电测的方法来研究非电量，及研究用电测的方法测量非电量的仪器仪表，研究如何能正确和快速的非电量技术。电涡流传感器已成为目前电测技术中非常重要的检测手段，广泛的应用于工程测量和科学实验中。 关键词：电涡流式传感器 传感器技术 电量非电量 电涡流位移传感器设计 一、总体设计方案 电涡流传感器能静态和动态地非接触、高线性度、高分辨力地测量被测金属导体距探头表面的距离。它是一种非接触的线性化计量工具。电涡流传感器能准确测量被测体（必须是金属导体）与探头端面之间静态和动态的相对位移变化。电涡流传感器以其长期工作可靠性好、测量范围宽、灵敏度高、分辨率高、响应速度快、抗干扰力强、不受油污等介质的影响、结构简单等优点。 根据下面的组成框图，构成传感器。 根据组成框图，具体说明各个组成部分的材料： （1）敏感元件：传感器探头线圈是通过与被测导体之间的相互作用，从而产生被测信号的部分，它是由多股漆包铜线绕制的一个扁平线圈固定在框架上构成，线圈框架的材料是聚四氟乙烯，其顺耗小，电性能好，热膨胀系数小。 （2）传感元件: 前置器是一个用环氧树脂灌封并带有导线的装置，测量电路完全装在前置器中。 （3）测量电路：是由涡流传感器构成，将测量信息转换为直流电量输出。本电路采用西勒振荡电路产生振荡频率，在经过滤波产生直流电量。 二、电涡流传感器的基本原理 2.1 电涡流传感器工作原理 根据法拉第电磁感应定律，当传感器探头线圈通以正弦交变电流i1时，线圈周围空间必然产生正弦交变磁场H1，它使置于此磁场中的被测金属导体表面产生感应电流，即电涡流，如图2-2中所示。与此同时，电涡流i2又产生新的交变磁场H2；H2与H1方向相反，并力图削弱H1，从而导致探头线圈的等效电阻相应地发生变化。其变化程度取决于被测金属导体的电阻率ρ，磁导率μ，线圈与金属导体的距离x，以及线圈激励电流的频率f等参数。如果只改变上述参数中的一个，而其余参数保持不变，则阻抗Z就成为这个变化参数的单值函数，从而确定该参数的大小。 电涡流传感器的工作原理，如图2-2所示： 2.2 电涡流传感器等效电路分析 为了便于分析，把被测金属导体上形成的电涡流等效成一个短路环中的电流，这样就可以得到如图2-3所示的等效电路。 图中R1，L1为传感器探头线圈的电阻和电感，短路环