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实验六-电涡流传感器

实验1：电涡流传感器位移实验

一、实验目的

了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。

二、实验原理

通过交变电流的线圈产生交变磁场，当金属体处在交变磁场时，根据电磁感应原理，

金属体内产生电流，该电流在金属体内自行闭合，并呈旋涡状，故称为涡流。涡流的

大小与金属导体的电阻率、导磁率、厚度、线圈激磁电流频率及线圈与金属体表面的

距离ｘ等参数有关。电涡流的产生必然要消耗一部分磁场能量，从而改变激磁线线圈

阻抗，涡流传感器就是基于这种涡流效应制成的。电涡流工作在非接触状态(线圈与金

属体表面不接触)，当线圈与金属体表面的距离ｘ以外的所有参数一定时可以进行位移

测量。

三、实验器械

主机箱、电涡流传感器实验模板、电涡流传感器、测微头、被测体(铁圆片)。

四、实验接线图

五、实验数据记录以及数据分析

实验数据如下：

实验数据拟合图像如下：

数据分析：

由图像可知，位移-输出电压曲线的线性区域是0.4mm~4.4mm，进行正、负位移测量

时的最佳工作点2.4mm处。实验拟合直线方程为：y=1.9885x-0.8639

灵敏度和非线性误差计算：

测量范围为1mm时，灵敏度为1.0677（V/mm），非线性误差为20.426%

测量范围为3mm时，灵敏度为1.7738（V/mm），非线性误差为12.244%

六、实验备注

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？

与被测物体的磁导率，电导率，尺寸因子，探头线圈的电流强度和频率有关。通过调

节前面五个因素的组合来达到所需要的量程。

实验2：被测体材质对电涡流传感器特性影响

一、实验目的

了解不同的被测体材料对电涡流传感器性能的影响。

二、实验原理

涡流效应与金属导体本身的电阻率和磁导率有关，因此不同的材料就会有不同的性能。

三、实验器械

和实验1相同，另加铜和铝的被测体。

四、实验接线图

和实验1相同。

五、实验数据记录以及数据分析

实验数据记录如下：

被测物体材料为铝时

被测物体材料为铜时

实验数据拟合图像如下：

材料为铝，量程为1mm和3mm

数据分析：

由图像可知，位移-输出电压曲线的线性区域是0.1mm~1.0mm。该区域实验拟合直线

方程为：y=4.4009x+3.7041

灵敏度和非线性误差计算：

测量范围为1mm时，灵敏度为4.4009（V/mm），非线性误差为7.336%

测量范围为3mm时，灵敏度为1.3942（V/mm），非线性误差为32.848%

材料为铝，量程为1mm和3mm

数据分析：

由图像可知，位移-输出电压曲线的线性区域是0.0mm~1.0mm。该区域实验拟合直线

方程为：y=4.1427x+3.8277

灵敏度和非线性误差计算：

测量范围为1mm时，灵敏度为4.1427（V/mm），非线性误差为5.255%

测量范围为3mm时，灵敏度为1.3843（V/mm），非线性误差为32.689%

实验3：被测体面积大小对电涡流传感器的特性影响实验

一、实验目的

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、实验原理

电涡流传感器在实际应用中，由于被测体的形状，大小不同会导致被测体上涡流效应

的不充分，会减弱甚至不产生涡流效应，因此影响电涡流传感器的静态特性，所以在

实际测量中，往往必须针对具体的被测体进行静态特性标定。

三、实验器械

主机箱、电涡流传感器、测微头、电涡流传感器实验模板、二个不同形状铝被测体(被

测体面积不同)。

四、实验接线图

和实验1相同。

五、实验数据记录以及数据分析