精品移位实验中被测体材质对电涡流传感器特性影响.doc

移位试验中被测体材质对电涡流传感器特性影响学校：汕头高校 专业：电子信息工程 年级：10级 姓名：胡丹 一、 试验目的1. 明白电涡流传感器测量位移的工作原理和特性；2. 明白不同的被测体材料对电涡流传感器性能的影响；二、 基本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，依据电磁感应原理，金属体内产生电流，即涡流；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有关；电涡流的产生势必要消耗一部分磁场能量，从而转变激磁线圈阻抗，涡流传感器就是基于这种涡流效应制成的；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、 试验设备与器件单元主机箱、电涡流传感器试验模板、电涡流传感器、测微头、被测体（铁圆片、铝圆片和铜圆片）；四、 数据处理依据试验数据，得到位移X与电压V的关系曲线如下：精品.图1依据以上数据，有：铁圆片最抱负的线性区域为：1.4-2.4mm；正确工作点：1.9mm；延长至3mm长时抱负的线性区域为：1.1-4.1mm；铜圆片最抱负的线性区域为：0.1-1.1mm；正确工作点：0.6mm；延长至3mm长时抱负的线性区域为：0-3.0mm；铝圆片最抱负的线性区域为：0.1-0.9mm；正确工作点：0.5mm；延长至3mm长时抱负的线性区域为：0-3.0mm；求灵敏度和线性误差：1. 铁圆片1) 线性区域为1mm数据如下：精品.x〔mm〕1.41.51.61.71.81.922.12.22.32.4V〔V〕1.51.61.71.791.891.992.092.192.282.382.48这里采纳最小二乘法拟合线；由EXCEL帮助求出最小二乘拟合方程为：y=0.978x+0.131，灵敏度S=0.978(V/mm)；下图中作出了实测值与拟合值的偏差曲线，从图中可以看出，当x=2.1mm时有最大偏差∆m=0.0052(V)；而yFS=2.48-1.5=0.98(V)，所以:δ=∆myFS100%=0.00520.98100%=0.53% 图22) 线性区域为3mmx〔mm〕1.11.21.31.41.51.61.71.81.922.1V〔V〕1.2301.3201.411.51.61.71.791.891.992.092.19x〔mm〕2.22.32.42.52.62.72.82.933.13.2V〔V〕2.282.382.482.592.692.782.882.983.083.183.27x〔mm〕3.33.43.53.63.73.83.944.1V〔V〕3.363.463.563.653.743.833.924.024.11数据如下：精品.这里采纳最小二乘法拟合线；由EXCEL帮助求出最小二乘拟合方程为：y=0.971x+0.152，灵敏度S=0.971(V/mm)；下图中作出了实测值与拟合值的偏差曲线，从图中可以看出，当x=4.1mm时有最大偏差∆m=-0.0231(V)；而yFS=4.11-1.230=2.88(V)，所以:δ=∆myFS100%=-0.02312.88100%=-0.80% 图32. 铜圆片1) 线性区域为1mm数据如下：x〔mm〕0.10.20.30.40.50.60.70.80.911.1V〔V〕1.091.251.411.581.741.92.052.212.382.532.69这里采纳最小二乘法拟合线；由EXCEL帮助求出最小二乘拟合方程为：精品.y=1.6x+0.934，灵敏度S=1.6(V/mm)；下图中作出了实测值与拟合值的偏差曲线，从图中可以看出，当x=0.5mm时有最大偏差∆m=0.006(V)；而yFS=2.69-1.09=1.6(V)，所以:δ=∆myFS100%=0.0061.6100%=0.375% 图42) 线性区域为3mmx〔mm〕00.10.20.30.40.50.60.70.80.91V〔V〕0.951.091.251.411.581.741.92.052.212.382.53x〔mm〕1.11.21.31.41.51.61.71.81.922.1V〔V〕2.692.832.983.133.283.423.553.683.823.944.06x〔mm〕2.22.32.42.52.62.72.82.93V〔V〕4.194.294.434.544.654.754.854.955.05数据如下：精品.这里采纳最小二乘法拟合线；由EXCEL帮助求出最小二乘拟合方程为：y=1.389x+1.084，灵敏度S=1.389(V/mm)；下图中作出了实测值与拟合值的偏差曲线，从图中可以看出，当x=3mm时有最大偏差∆m=-0.201(V)；而yFS=5.05-0.95=4.9(V)，所以:δ=∆myFS100%=-0.2014.9100%=-4.10% 图53. 铝圆片1) 线性区域为1mm数据如下：x〔mm〕0.10.20.30.40.50.60.70.80.9V〔V〕1.311.491.681.862.042.22.362.532.69这里采纳最小二乘法拟合线；由EXCEL帮助求出最小二乘拟合方程为：y=1.723x+1.156，灵敏度S=1.723(V/mm)；下图中作出了实测值与拟合值的偏差曲线，从图中可以看出，当精品.x=0.5mm时有最大偏差∆m=0.0225(V)；而yFS=2.69-1.31=1.38(V)，所以:δ=∆myFS100%=0.02251.38100%=1.63% 图62) 线性区域为3mmx〔mm〕00.10.20.30.40.50.60.70.80.91V〔V〕1.161.311.491.681.862.042.22.362.532.692.86x〔mm〕1.11.21.31.41.51.61.71.81.922.1V〔V〕3.013.153.33.463.623.733.863.994.134.234.37x〔mm〕2.22.32.42.52.62.72.82.93V〔V〕4.484.594.74.814.9155.15.195.28数据如下：这里采纳最小二乘法拟合线；由EXCEL帮助求出最小二乘拟合方程为：y=1.385x+1.377，灵敏度S=1.385(V/mm)；精品.下图中作出了实测值与拟合值的偏差曲线，从图中可以看出，当x=3mm时有最大偏差∆m=-0.252(V)；而yFS=5.28-1.16=4.12(V)，所以:δ=∆myFS100%=-0.2524.12100%=-6.12% 图7总结： 由于被测体材质不同，传感器的特性也有不用；取线性区域为1mm时，灵敏度S的关系为：铝>铜>铁，而非线性度的关系为：铝>铁>铜；取线性区域为3mm时，灵敏度S的关系为：铜>铝>铁，而非线性度的关系为：铝>铜>铁；五、 摸索题1. 查阅资料，说明涡流效应和磁效应的关系，从理论上判定铁、铜、铝材质在涡流效应中灵敏度的高低，并与试验结果做比较；答： 传感器特性与被测体的电导率б、磁导率ξ有关；在导磁材料中，由于涡流效应和磁效应同时存在，磁效应反作用于涡流效应，会使得涡流效应减弱，从而降低传感器的灵敏度；当磁导率较小时时，由于磁效应弱，相对来说涡流效应要强，因此传感器感应灵敏度要高；铜的磁导率为1.2566290 10-6 H/m，铝的磁导率为1.2566650 10-6 H/m；铜的磁导率比铝稍小，而铁的磁导率远大于铜和铝，及磁导率:铁>铝>铜；所以理论上，这三种材料构成的传感器的灵敏度S的关系为：铜>铝>铁，铜和铝的磁导率相差较小；从试验的结果来看，当取线性区域为1mm时，灵敏度关系为：铝>铜>铁；当线性区域取3mm时，灵敏度关系为：铜>铝>铁；由于圆片尺寸、读数而造成的误差的存在，结果与理论有点偏差；2. 电涡流传感器常用的测量电路有哪几种？其测量原理如何？各有什么特点？精品.答：电涡流传感器测量的基本原理是当传感器的线圈与被测体之间的距离发生变化时，将引起线圈的等效阻抗变化，也是Z、L、Q都是位移的单值函数；因此，测量电路的任务就将Z、L、Q转换为有用的电压或电流的变化；相应地将有三种测量电路：阻抗测量电路、调幅测量电路、调频测量电路；阻抗测量电路简便易行,但精确度不高;调幅测量电路灵敏度高，但线性范畴窄、线路复杂.3. 查阅资料，说明电磁炉和微波炉的简洁原理，它们各是如何使食物加热的？答：电磁炉是采纳磁场感应涡流加热原理 它利用电流通过线圈产生磁场当磁场内之磁力通过含铁质锅底部时 即会产生很多之小涡流使锅体本身自行高速发热然后再加热于锅内食物；微波炉是利用食物在微波场中吸取微波能量而使自身加热的烹饪器具；在微波炉微波发生器产生的微波在微波炉腔建立起微波电场，并实行肯定的措施使这一微波电场在炉腔中尽量匀称分布，将食物放入该微波电场中，由掌握中心掌握其烹饪时间和微波电场强度，来进行各种各样的烹饪过程；如有侵权请联系告知删除，感谢你们的协作！精品。